国家自然科学基金(51206147)
- 作品数：10 被引量：36H指数：3
- 相关作者：蒋宁刘红李金国高增梁林露更多>>
- 相关机构：浙江工业大学台州职业技术学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金浙江省自然科学基金更多>>
- 相关领域：化学工程一般工业技术金属学及工艺动力工程及工程热物理更多>>
- 基于面积再分配和遗传算法的换热网络改造被引量：3
- 2017年
- 在过程工业中,现存的许多换热网络由于结构和工艺的不合理,存在较大的能量回收潜力,使得许多换热网络有改造的需要。本文结合了分级超结构模型和换热器再分配策略,并对现有换热器再分配策略做了进一步改进,充分利用现有换热器,而当再利用现有换热器时,对比新增面积费用和新增换热器费用的大小,选择较小的方案,使相同的改造效果下的投资费用最小化。基于分级超结构模型,建立了换热网络优化改造的MINLP数学模型,充分考虑改造后节省的公用工程、原有换热器增加面积的投资费用、新增换热器的投资费用;基于遗传算法求解得到优化改造的换热网络。案例研究表明,改造所得到的换热网络与原换热网络相比,公用工程费用的降幅超过60%,改造收益为1.49×10~7$/a;年度总费用为1.290×10~7$/a,比相关文献低31.2%和9.2%,公用工程费用也比文献节省了42.4%和17.0%,实现了更优的改造效果。
- 蒋宁俞杭生韩文巧
- 关键词：换热网络遗传算法
- 聚合物反应成型模具加热系统热源强度反演与试验研究被引量：3
- 2016年
- 反应成型模具加热系统热源强度的求解是一个典型的热传导反问题,即在给定的温度场解的条件下,求解热管的加载工况。根据反应成型模具加热系统的传热特性,结合线性热传导叠加原理,推导出模具加热系统热传导多源项反演算法,针对反演问题的不适定性,通过选择平方范数来提高反演稳定性和精度。设计单型腔反应固化成型模具,开发温度控制系统,搭建温度场测试试验平台。试验结果证明基于线性热传导叠加原理的多源项反演算法,在解决工程问题上是有效的、可靠的。
- 李金国刘红林康蒋宁高增梁张树有
- 基于实际热负荷分布的换热网络优化改造被引量：3
- 2018年
- 采用非等温混合分流分级超结构,建立了基于实际热负荷分布的换热网络改造模型,以由改造费用和运行费用组成的年度化总成本为目标,并采用遗传算法进行求解。改造费用涉及现有换热器增加换热面积、配置新换热器、重新布置管道以及移动现有换热设备所产生的费用,充分考虑了原有换热网络经改造后结构的变化所引起的改造成本。在回用原有换热设备后,根据设备实际面积来计算换热网络的热负荷分布和温度分布,即基于实际热负荷分布对换热网络进行改造。案例研究表明,改造后的换热网络结构具有良好的节能效益,合理地再利用了原网络中的旧换热设备,并以较少的改造成本实现了较高的能量回收,投资回报期仅为0.43年,验证了所提改造方法的有效性和实用性。
- 蒋宁韩文巧郭风元徐英杰
- 关键词：遗传算法
- 数据驱动的固定拓扑结构换热网络优化改造方法被引量：6
- 2019年
- 获得经济可行的换热网络改造方案目前仍然是一个巨大的难题。传统的改造方法严重依赖拓扑修改,这往往会增加改造时间和投资成本。因此,本文将围绕固定拓扑结构的换热网络改造展开研究,提出了一种基于数据驱动的高效改造方法。该方法通过建立性能模拟模型,模拟计算换热器在不同性能参数时的公用消耗与温度分布,以此获取大量的驱动换热网络改造的数据。然后通过BP神经网络预测模型与遗传算法,求解得到以最大节能量为目标的改造方案。案例研究表明,改造后的换热网络可以通过较小的投资获得较大的节能效益,与文献相比,单位费用节能量提高了51.4%;与同为固定拓扑结构的灵敏度分析相比,可以快速地获得经验规则法无法获得的改造方案,验证了改造方法的经济实用性与高效性。
- 蒋宁谢小东范伟徐英杰
- 关键词：性能模拟换热网络神经网络遗传算法
- 考虑压降和多壳的换热网络集成被引量：2
- 2013年
- 介绍了一种考虑压降和多壳的换热网络集成方法。首先采用埃索法推导得出不依赖于各种校正系数的管壳式换热器壳程压降计算关联式,并通过考虑换热器内是否存在温度交叉来计算换热器所需的壳数;然后以包含压降相关费用的年度总费用为优化目标,利用遗传算法,实现换热网络的优化设计。案例研究表明压降相关的动力与投资费用在换热网络年度总费用中占一定比例。所提出的方法能有效处理考虑压降和多壳所引入的非线性问题,使设计结果更为经济和可靠。
- 蒋宁林露王雷
- 关键词：传热换热网络压降遗传算法
- 反应成型模具耦合温度场数值模拟与试验研究被引量：9
- 2014年
- 研究模具加热系统耦合温度场问题。根据模具加热系统的传热机理,将加热系统分为外部可控温度场和内部固化反应温度场。提出将模具内部反应固化温度场,作为外加可控温度场内载荷的耦合温度场建模方法,并进行数值模拟。以团絮状聚酯模塑料(Bulk molding compound,BMC)固化成型模具为研究对象,进行温度场试验;采用误差敏度分析法,对外加可控温度场进行热源强度误差敏度分析,计算出误差最大位置,以此来提高模具加热系统的制造精度,降低试验误差;通过改进加热工艺,实施三段式加热,结合多通道比例积分微分(Proportion-integration-differentiation,PID)控制器控制技术,按给定曲线拟合升温;数值模拟与试验结果吻合较好,模具型腔温度场的均匀性达到行业标准要求。
- 李金国蒋宁高增梁刘红
- 关键词：数值模拟积分
- 基于非逆流传热的热交换网络系统的3E优化被引量：2
- 2019年
- 考虑非逆流传热对换热设备传热温差、壳数和面积的影响,对包含非逆流换热设备的热交换网络系统进行优化设计。基于非等温混合分流分级超结构,采用能源、经济和环境(3E)综合评价指标,引入温差修正系数,建立了热交换网络多目标混合整数非线性规划(MO-MINLP)模型,并基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)提出了系统性的求解策略和求解方法。应用案例研究表明,涉及非逆流传热的热交换网络,其优化设计结果与基于纯逆流换热假设的设计结果有很大区别,且仅对基于纯逆流换热假设的设计结果进行修正并不能得到最优解,必须在建模中考虑温差修正效应的影响,从而保证设计结果的优化性、可靠性和实用性;3E评价反映了热交换网络系统在经济、能耗和环境影响之间的权衡和约束关系,使系统的设计更加实际,同时多目标的优化方法不但可以获得与单目标经济优化相当的最经济的结果,而且提供了多样性的优化解集供选择,提高了设计的灵活性,可以满足不同的设计需求。
- 蒋宁郭风元韩文巧刘华菁林露
- 关键词：多目标优化
- 基于非线性温焓关系的换热网络夹点法
- 2015年
- 针对换热网络流股存在非线性温焓关系的情况,提出了基于非线性温焓关系的换热网络夹点法,运用MATLAB数据拟合工具箱拟合流股的温焓关系式,提出了基于非线性温焓关系的换热网络夹点法的能量目标以及夹点温度的计算方法。最后,通过运用文中提出的方法对一个案例进行了换热网络综合,通过比较流股线性温焓关系和非线性温焓关系对换热网络的影响,说明了换热网络优化中考虑流股非线性温焓关系的必要性。
- 李韩伟华丽云蒋宁
- 关键词：换热网络非线性
- NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ应用于换热网络多目标优化的对比被引量：8
- 2020年
- 针对换热网络多目标优化问题,采用目前应用较广泛的两种多目标遗传算法,即NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ,对两种算法的性能进行对比研究。案例研究结果表明,NSGA-Ⅱ算法比NSGA-Ⅲ算法运行效率更高,NSGA-Ⅲ的运行时间是NSGA-Ⅱ的2倍以上;NSGA-Ⅱ算法的应用并不严格地受限于3个目标的最大目标数量,NSGA-Ⅱ在求解大于3个目标的多目标优化问题时也可能具有良好的性能,目标数量并非选择NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ算法的严格标准。对10×5换热网络案例进行4个相关目标改造优化时,从换热网络的单一性能指标来看,NSGA-Ⅱ算法更容易获得各目标的极值。从最小年度总费用的评价指标来看,两种算法的最优方案效果相近。对7×3换热网络案例进行6个目标的优化时,NSGA-Ⅲ算法得到各目标的极值较优。从最小年度总费用的评价指标来看,NSGA-Ⅲ算法获得的投资费用和年度总费用更小。对于目标函数数量不超过3个,或者3个以上具有一定相关性的多目标优化问题,推荐优先使用NSGA-Ⅱ算法实现快速寻优;而NSGA-Ⅲ算法由于其基于参考点的选择机制,运行效率较慢,更适合用于收敛困难的高维多目标优化问题。
- 蒋宁范伟谢小东郭风元李恩腾赵世超
- 关键词：换热网络
- 基于NSGA-Ⅲ算法的高维能量集成网络的优化改造被引量：3
- 2020年
- 针对现有随机算法对高维能量集成网络(换热网络)求解困难与易陷入局部最优的问题,提出了一种基于参考点的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)的换热网络优化方法。该方法使用特殊的支配关系引入了自适应离散化Pareto前沿与参考点机制,对那些非支配且接近参考点的种群个体进行保留。本文基于非等温混合分流分级超结构模型,以用户最关心的环境影响指数、投资费用、操作费用与改造工程量为改造优化目标,从多个方面、多个层次考虑换热网络改造问题,为用户提供多种可供选择的改造方案。案例研究表明,改造后的换热网络以每年57304USD的投资费用节省25%的年度操作费用,同时还具有较小的环境影响指数与改造工程量;与文献相比,可以提供多元化的节能改造方案,满足用户的不同改造需求,且获得优于文献的综合改造结果,表明该方法具有较强高维求解能力。
- 谢小东范伟蒋宁郭风元李恩腾徐英杰
- 关键词：非支配排序遗传算法
