基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计_图文

1、2014年6月 CIESC Journal ·2156·June 2014第65卷 第6期 化 工 学 报 V ol.65 No.6 基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计李永强1,王兵1,2,邹雄1,董宏光1,姚平经1(1大连理工大学化工学院,辽宁 大连 116024;2中国石油天然气股份有限公司炼油与化工分公司,北京 100007 摘要:多流股换热器以其结构紧凑、高效低耗等特点,成为过程强化研究的热门领域,但对于多流股换热的过程与设备优势所在仍然值得商榷。基于多流股换热匹配改进状态空间超级结构,将多流股换热网络综合转化为超级换热器设计。首先,构造级联多流股换热器匹

2、配过程操作算子,通过相邻换热流股匹配,传递温位效应,实现多流股间传热严格计算;借助热容流率混合分配机制,实现各流股间任意分混操作。然后,考虑散热因素,改进目标函数,引入冷热损失和保温材料费用项,清晰体现多流股换热器因换热面互相覆盖而带来的外表面封包优势。进而,建立相应非线性数学规划模型,实现公用工程、设备投资、冷热损耗同步优化。最终,通过文献示例对所提方法可行性与优越性进行验证。中图分类号:TQ 021.8 文献标志码:A 文章编号:04381157(201406215609Optimal design of multistream heat exchanger network based o

3、nstate space superstructureLI Yongqiang 1,WANG Bing 1,2,ZOU Xiong 1,DONG Hongguang 1,YAO Pingjing 1(1School of Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,Liaoning ,China ;2Refining and Chemicals Company ,PetroChina ,Beijing 100007,China Abstract :Multistream heat exchanger

4、(MHEX has attracted attention in the process intensification field with its compact structure, high efficiency and low heat loss. However, the potential advantages of its process and equipment are still worth discussing. An improved State-space superstructure based on MHEXs process operator (PO was

5、proposed to convert the network synthesis into a super-exchanger design. Hierarchy matching MHEXs PO was constructed, and the strict heat transfer calculation among multiple streams was implemented through temperature coordinated effect between adjacent streams. Arbitrary splitting and mixing of any

6、 stream was achieved by corresponding mixers and splitters in distribution network (DN. The objective function was ameliorated by taking heat loss into consideration. Through introducing the cost of heat loss and thermal insulation material, the external surface envelope advantage of MHEX was presen

7、ted clearly owing to coverage between adjacent heat-transfer surfaces. Then, a corresponding nonlinear programming (NLP mathematical model was formulated for generating the optimal design of MHEXs network while synthesizing the utilities, equipment investment, heat loss and thermal insulation materi

8、al simultaneously. At last, four case studies were performed to verify the feasibility and superiority of the methodology.2013-09-29收到初稿,2013-12-21收到修改稿。 联系人:董宏光。第一作者:李永强(1990,男,硕士研究生。基金项目:国家自然科学基金项目(21276039。Received date : 2013-09-29.第6期李永强等:基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计·2157·Key words:heat tra

9、nsfer;multistream exchanger;state-space superstructure;model;optimal design;systems engineering引言现代过程工业可持续发展的迫切要求使得能量有效利用越来越受到重视。近年来,多流股换热器因其结构紧凑、高效低耗等特点而备受关注,并被广泛应用于空气分离、乙烯工业、液化天然气及合成氨等低温领域。板翅式和缠绕式换热器是冷箱中常见的多流股换热器,通常采用铝合金或合金钢材质制造,生产中作为单独过程单元,允许两个以上冷、热流股实现同步换热,从而完成热回收任务。然而,与常规双流股换热器相比,多流股换热器的设计与模拟因流

10、股耦合匹配而更加复杂困难。许多科研工作者开展了相关研究,并提出了诸多理论和方法。如Boehme等1结合空分装置,将换热器划分数个间隔,认为每个间隔内流股物性近似为常数,从而解决了包含相变的多流股板翅式换热器模拟问题; Ghosh等2-3将多流股换热器视为系列双流股换热器的堆叠,通过面积切分和逐次分割等方法,分配了相邻流股间的换热面积,从而显著提高了模拟计算的精确性;夹点技术作为分析综合换热网络的经典方法,也被应用于多流股换热器设计中,Picon-Nunez等4利用温焓(T-H图划分流股焓间隔,将多流股换热器分割为相应的若干区段而分别设计,由此提出了基于夹点技术的板翅式换热器流道安排方法,在此工

11、作基础上,Tahouni等5-6考虑流股物性变化,实现了多流股板翅式换热器压力降的优化设计。显然,相比常规双流股换热网络7-9,多流股换热网络综合更具挑战,Yee等10提出级联超级结构(stage wise,S-W,通过数学规划同步综合设备和操作费用,然而,受到级与级之间流股不能分混限制,每级中冷(热流股很难实现等温下与多个热(冷流股同步换热,无法得出真正意义上的多流股换热网络;Kamath等11通过相变识别与子流股分离,实现了有无相变下多流股换热器与低温过程工艺的热集成,但仍然没有解决多流股换热网络综合问题;Faruque等12改进级联超级结构,将多流股换热器视为双流股换热网络,通过混合制冷

12、剂在源流股处分支、目标流股处混合等方法,增大多个冷热流股的同步换热机会,进而建立数学规划模型,以换热器出口温度实际值与计算值差异为目标,成功展现了多流股换热器的模拟分析,但仍然没有实现流股间跨级分混,且随着流股分混数量的增多,问题模型复杂性也将显著提高。Luo等13-14引入三匹配矩阵处理换热器入口、出口和通道之间的边界条件,并整合热量衡算和传热速率方程,在指定的最小传热温差下,确定最小冷热公用工程,根据组合曲线折点划分焓间隔,确定换热器数目,然后进行换热面积优化,然而,这种序贯综合策略无法实现设备和操作费用权衡,并且最小传热温差和换热器数目也需优化;魏关峰等15-16通过松弛等温混合假设改进

13、级联超级结构,进而使用遗传/模拟退火算法综合双流股换热网络,最终整合成多流股换热网络,但并没有实现多流股换热器协同传热;肖武等17-20基于温焓图流股有效温位及相应焓区间,经垂直匹配获得可行双流股换热网络结构,通过相应流股匹配矩阵,根据多流股换热器识别与合并规则21,进行相应多流股换热器的合并与构造,进而实现大规模多流股换热网络综合,并通过传热温差贡献值在可行区间内的优选,辗转实现了最小传热温差优化,但仍然没有实现换热器数目同步优化;马相坤22开展了低温过程多流股换热网络柔性综合研究,考虑了流股热容流率和温度等不确定性影响,但并未全面解决传热膜系数、污垢热阻以及公用工程价格等参数变化所带来的柔

14、性问题。上述工作为多流股换热器网络综合提供了必要的理论基础。然而,已有基于数学规划的多流股换热网络综合方法,均无法直接对多流股换热器建模求解,能够蕴含多流股换热网络的完备超级结构,以及年度总费用要素同步全局优化均仍需深入研究。另外,在基于热力学的多流股换热网络综合过程中,最小传热温差和换热器数目不但决定了最优解存在性与合理性,而且直接影响到计算过程的复杂性,对于权衡设备费用和操作费用起到了决定性作用,以往研究中主要根据经验规律事先给定,最终导致了最优解空间丢失。毫无疑问,数学规划因不依赖于夹点制约而能达到年度总费用全局优化。为了克服上述缺陷,提出了改进的状态空间(state space,S-S

15、超级结构,以多流股换热器为基本单元构造超级换热器匹配算子(process operator,PO,通过由分配器及混合器组成的分配化工学报第65卷·2158·网络(distribution network,DN调制流股热容流率。理论上,多流股换热网络蕴含所有匹配,其结构等价映射多流股超级换热器;同时,通过合理等温劈分耦合匹配流股热容流率,多流股匹配结构可拓扑为相邻双流股换热网络并联结构。以年度总费用TAC(total annual cost作为目标函数,同步权衡最小传热温差、多流股换热器数目、换热面积和公用工程等核心要素。通过考虑严格物料衡算、热量衡算和传热速率方程等约束,构

16、建了非线性规划(NLP数学模型。根据“欧拉通用网络定理”(Eulers general network theorem设置换热器数目上限,调用GAMS CONOPT算法求解器,结合随机扰动求解策略,以获得最优多流股网络设计方案。此外,以往文献中对于多流股换热过程与设备优势语焉不详,仍需深入论证研究。根据工业实践中多流股换热器结构特点及应用背景,通过换热器环境能量损耗与保温材料投资两方面着手,展开深入计算与实例研究,进而论证多流股换热过程与设备的优势。1 多流股换热器状态空间超级结构在质/热交换网络研究过程中,Bagajewicz等23提出了状态空间(S-S概念,其结构包括分配网络(DN和过程操

17、作算子(PO两部分。分配网络包括过程中所有混合器和分配器,实现原料与中间流股的分混处理以得到最终产品;操作算子是由相应最小单元操作组成的集合体,实现过程流股匹配或设备安排。通过分配网络与操作算子协调,形成流程并联或串联的组织结构,从而完成特定传递过程任务。为了实现多流股同时匹配换热,提出多流股超级换热器概念,将其作为过程操作算子,改进状态空间超级结构。操作算子由基本多流股换热器构成,换热器内实现多流股同时换热;分配网络通过任意分混操作衍生中间流股,进而实现同源流股热容流率和温位合理调控,为多流股换热网络优化创造充分匹配空间。多流股换热器状态空间超级结构如图1所示,冷、热源流股矢量线流入分配网络

18、,经过分混操作与匹配换热,目标流股矢量线流出分配网络。另外,考虑环境因素影响,将多流股换热器状态空间超级结构视为封闭系统,由于系统与环境传热温差的存在,势必导致两者之间发生热量交换,在此将其定义为换热器冷热损失。在完成热回收任务的前提下,冷热损失的计入必将引起额外公用工 图1 多流股换热器状态空间超级结构Fig.1 Multistream heat exchangers state space superstructure程消耗,从而影响到整个多流股换热器网络。2 多流股换热网络数学规划模型基本多流股换热器是过程的核心单元,在保持冷、热流股逆流换热前提下,建立一维稳态数学模型,在整个换热过程中

19、,认为工艺流股无相变,且将各流股传热膜系数视为常数。2.1多流股换热器借鉴平板式换热器流股通道组织形式,多流股换热器可视为各换热面沿传热方向的简单堆叠,每个热(冷流股可同时和两个相邻冷(热流股换热,由于各换热面大小可能出现差异,在垂直流体流动和传热方向(z允许出现凸凹结构,多流股换热器结构如图2所示,其中,x和y分别表示流股流动与传热方向,z则代表传热面的拓展延伸方向。 图2 多流股换热器结构示意图Fig.2 Schematic of multistream heat exchanger structure多流股换热匹配存在整体协同作用,每个流股温位均是两侧相邻匹配流股共同作用的结果,故冷热流

20、股之间匹配传热量Q k,i,j是换热器设计的主要决策变量。为了简化计算,每对冷、热流股之间传热温差取其端温差算术平均值,对基本多流股换热器建立数学模型如下:热速率方程,m,k i j k i j k i j k i jQ K A T=(1in out out in,m,(2k i k j k i k jk i jT t T tT+= (2第6期 李永强等:基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计·2159·热量衡算(in out,FCp k i j k i k i k i jQ T T = (3 (out in ,FCp k i j k j k j k j iQ t t

21、 =(4传热温差约束(in out ,mapp 0k i j k i k j Q T t T (5 (out in ,mapp 0k i j k i k j Q T t T (62.2 分配器作为同源流股热容流率分配单元,分配器实现了各处同源流股的任意劈分操作,在热容流率调控过程中发挥作用。分配前后同源流股满足热容流率守恒,温度不发生改变。热容流率恒算式in out,FCp FCp s i s m im= (7in out,FCp FCp s j s m j m=(8流股温度约束式in out ,s is m iT T =(9 in out,s j s m jt t =(10 2.3 混合器作

22、为同源流股热容流率混合单元,混合器实现了各处同源流股的任意混合操作,提供了流股匹配合理温位。混合前后同源流股满足热容流率守恒,温度符合热量衡算约束。热容流率衡算式in out ,FCp FCp s m im is=(11in out ,FCp FCp s m j m j s= (12 热量衡算式inin out out ,FCpFCps m is m im im isTT ×=× (13 in in out out,FCp FCp s m j s m j m j m j st t ×=× (14分配器与混合器在流股热容流率及温位的调制过程中发挥巨大作用,

23、为热容流率决策变量FCp s,m,i 与FCp s,m,j 提供了操作空间,是进行多流股换热器优化的关键所在。 2.4 散热效应为清晰体现多流股换热器过程与设备优势,突出多流股换热器因流股集中匹配而响应环境的封包效应,故考虑环境冷热损失及保温材料等因素影响。根据平板式多流股换热器流道组织形式,沿传热方向在环境中的最大投影面视为散热面;换热器内各流股温度以其换热量为权重取平均值,以此作为换热器整体温度来计算与环境的传热温差;总热阻的计算亦采用类似方法,并考虑保温材料厚度与环境贡献值。在完成相同换热任务前提下,引入冷热损失项无疑增加公用工程用量,故将其归并到额外的公用工程消耗中去。冷热损失计算式l

24、 E k k k kQ K A t = (15,0,11112k i j k i j i j ijjik kk i ji jQ Q hh K Q h ×+×=+(16,max E k k i ji jA A = (17(in out ,0,0,in out ,0,0,222k i k i k k i j i j k j k j k i j k i j j i i jT T T T t Q t T t T Q Q +=×+× (18保温材料通过其厚度增大了换热器与环境之间总热阻,有效降低了冷热损失,对换热器起到封包效果;然而,保温材料厚度增加也将导致设备投

25、资相应增大。故该厚度k 是进行操作与设备费用权衡的重要决策变量。其体积用式(19 计算Ek k kV A =(192.5 目标函数以年度总费用TAC(total annual cost作为目标函数,将最小传热温差T min 作为决策变量,进行设备与操作费用同步综合;同时考虑换热器数目对目标函数的影响,实现换热器数目、换热面积与公用工程的同时优化。其中,固定费用a 、换热面积费用系数b 及换热器费用指数c 参照文献13,分别取8600 $、670 $·m 2和0.83。(TAC hu cu ca b A d e =+×+× (20将冷热损失和保温材料费用合理定量,并

26、作为目标函数进行优化,可得冷热损失及保温材料费用计算式,其中冷热损失费用系数f 按热公用工程单价费用系数取值;保温材料费用系数g 取500 $·m 3。Cost (lk k kfQ gV =+(21将冷热损失及保温材料费用项纳入年度总费用TAC ,并以此作为新的目标函数,可实现多流股换热器数目、换热面积、公用工程、冷热损失和保化 工 学 报 第65卷 ·2160· 温材料等全局费用项的同步优化。new TAC TAC Cost=+(223 求解策略多流股换热网络综合过程中,换热器数目是权衡设备费用与公用工程费用的重要决策变量,其大小直接影响最优解的存在与合理性,应

27、将其纳入到同步优化模型中。按常规研究思路,将引入整型变量,构建混合整数非线性规划(MINLP 模型。但是,混合整数与强非线性耦合势必导致模型求解难度爆炸性增长。为有效克服计算复杂度,提高优化效率,提出以下两个求解策略。(1模型转换。以换热器内总匹配传热量,k i j i jQ 与极小值 的连续化函数形式式(23 取代表征换热器存在与否的整数变量,从而将MINLP优化模型转化为求解复杂度更小的非线性规划(NLP 数学模型。(,01k i ji jk k i ji jQ U Q =+换热器不存在换热器存在(23 (2确定型算法与随机扰动相结合。采用目前最完善的确定性算法CONOPT 作为NLP 模

28、型求解器。CONOPT 算法的主要缺点是初值依赖性强,只能获得局部最优解。为了改善解的全局最优性,提出了随机扰动赋初值和多次迭代反复求解的策略,通过对所获局部最优解的自动筛选,最终获得最优的多流股换热网络设计方案。经过多个案例实测,本文所提出的求解策略对于中小规模(流股数<15的问题效果良好。但对于更大规模的问题,运算时间代价较大,需要展开更深入的算法研究。4 算例研究 4.1 算例1算例取自文献13,已知数据包括热容流率、传热膜系数、初始和目标温度,具体实例数据见表1,过程流股由2冷、2热及相应热、冷公用工程组成,文献根据温焓图指定最小传热温差(20,确定了热、冷公用工程用量(1075

29、 kW/400 kW ,又根据组合曲线折点,划分焓间隔确定6台换热器。在文献最小传热温差和热、冷公用工程用量下,以换热器数目和换热面积为目标进行优化计算,得到算例1-同公用工程多流股换热网络如图3所示表1 算例流股数据Table 1 Stream data for exampleStreamT s /T t /FCp/kW ·1h /kW ·m 2·1H1 150 60 20 0.05 H2 90 60800.4 C1 20 125 25 0.1 C2 25 100 30 0.6 CW 10 15 80 0.6 MP 其中标注了换热面积与

30、热负荷。经与文献数据结果对比,换热器数目和换热面积均有所减少,即在相同操作费用下,显著节约了设备投资。给定适当公用工程单价(160 $·kW 1/30$·kW 1,以最小传热温差为桥梁进行换热器数目、换热面积和热、冷公用工程的同步综合,得到算例1-多流股换热网络,如图4所示。该结构等价于算例1-多流股超级换热器,如图5所示,同时,也可拓扑为算例1-双流股换热网络结构,如图6所示。通过与文献数据结果对比,该网络结构最小传热温差为18.6,而非文献指定的20,同时,换热器数目也大大减小,避免了换热器规格参差不齐等不合理现象,不仅在换热面积上有一定的节省,而且对公用工程消耗也有所

31、降低(6.98%,算例1-结果对比具体数据见表2。图3 算例1-同公用工程多流股换热网络Fig.3 Case 1-multistream heat exchangers networkwith same utilities表2 算例1-结果与文献对比Table 2 Case 1-results comparison with referenceResultsUT min /A /m 2 (hu /cu/kWRef.13 620.0 1825.3 1075/400 Fig.3 420.0 1806.5 1075/400 Fig.4 418.6 1814.2 1000/325第6期 李永强等:基于

32、状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计·2161· 图4 算例1-多流股换热网络Fig.4 Case 1-multistreamheat exchangers network 图5 算例1-多流股超级换热器Fig.5Case 1-multistream super heat exchanger 图6 算例1-双流股换热网络拓扑结构Fig.6 Case 1-topology structure of two-stream heat exchangers network4.2 算例2为清晰体现多流股换热器过程与设备优势,现考虑过程散热效应,在算例1基础上,取环境温度T 0为2

33、0,环境传热膜系数h 0为0.03 kW ·(m 2·1,保温材料热导率取值 5 W ·(m ·1,并结合热流股目标温度具体数值,改用2530低品位冷公用工程(单价费用25$·kW 1。以热损失及保温材料费用为目标,重新优化计算,在等量公用工程(1075 kW/400 kW 消耗下,分别得到算例2-双流股换热网络(图7和算例2-多流股换热网络(图8,其中标注了换热面积与热负荷、换热器热损失量及保温材料体积。经二者结果对比,多流股换热网络通过流股集中匹配,将换热器数目从8台减少至3台,降低了网络在热损失和保温材料上的消耗,进而节约了9.5%的总费

34、用。流股集中匹配而响应环境的封包效应得到充分体现,多流股换热过程与设备优势得以证明,算例2-多流股与双流股换热网络结果对比具体数据见表3。图7 算例2-双流股换热网络Fig.7Case 2-two-stream heat exchangers network图8 算例2-多流股换热网络Fig.8 Case 2-multistream heat exchangers network 表3 算例2-多流股与双流股换热网络结果对比 Table 3 Case 2-comparison between two-stream heatexchangers network and MHEXs network

35、Results Cost/$U Q l /kWV /m 3Fig.7 17027.2 8 53.8 16.8 Fig.8 15414.0 348.7 15.2化工学报第65卷·2162·4.3算例3在算例1、2基础上,考虑所有费用投资,实现换热器数目、换热面积、公用工程、冷热损耗和保温材料等费用同步优化,得到算例3-多流股换热网络,如图9所示。与只考虑换热器数目、换热面积和公用工程等因素的算例1-多流股换热网络相比,此网络结构考虑了热损失和保温材料等因素,通过减少换热器使用数目、降低总换热面积以及增加必要的公用工程等措施,加强了流股集中匹配,最终经多方面权衡得到年度总费用最

36、低的合理网络结构,算例3-多流股换热网络比较详细数据见表4。 图9 算例3-多流股换热网络Fig.9 Case 3-multistream heat exchangers network表4算例3-多流股换热网络比较Table 4 Case 3-comparison between MHEXs networks Results U A/m2 (hu/cu/kW Q l/kW V/m3Fig.4 4 1814.2 1000/325 Fig.9 2 1638.8 1325/650 34.9 10.94.4算例4该算例取自文献10,包含5热5冷10个工艺流股及两个冷热公用工程,各流股热容流率、起始、

37、目标温度及冷热公用工程费用系数参见文献。文献所采用的非法定计量单位转换关系式为:1 kBtu·h1=0.293071 kW、1 m2=10.764 ft2。文献10与文献16分别通过两种方法得到了该网络综合结果,本文在同等条件下对此实例进行优化综合,得到的优化网络如图10所示。表5与文献结果对比表 图10 算例4-多流股换热网络1Fig.10 Case 4-multistream heat exchangers network 1表5 算例4-图10结果与文献对比Table 5 Case 4-Fig.10 comparison with references Results UT m

38、in/A/ft2(hu/cu/kBtu·h1 TAC/$·a1 Ref.101020.0 2629 0/6499.1 43878 Ref.168 20.0 2610 0/6497.9 43048 Fig.10 6 20.0 2558 0/6497.9 42291明,新的多流股优化网络公用工程消耗基本相同,但总换热面积更小,降低了设备成本与年度总操作费用。在此基础上,考虑环境因素,将热损失与保温材料费用纳入到目标函数中,进行同步综合,得到网络配置如图11所示。与文献16结果相比(表6,该优化配置热损失减少42%,总年度费用节约10.27%,从而进一步验证该方法在多流股换热网络

39、综合上的优越性。表6 算例4-图11结果与文献对比Table 6 Case 4-Fig.11 comparison with referenceResults U Q l/kBtu·h1V/ft3TAC/$·a1Ref.16 8433.7 9.2 52440Fig.11 3251.7 5.3 47055第6期李永强等:基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计·2163 ·图11 算例4-多流股换热网络2Fig.11 Case 4-multistream heat exchangers network 25 结论借鉴平板换热器流道组织形式,建立多流股换

40、热器传热严格模型,以此为最小单元改进状态空间超级结构,同时考虑换热器数目与最小传热温差对年度总费用的影响,通过非线性数学规划,直接得到权衡设备与操作费用的最优网络,经与文献结果相比较证明,同步优化策略在降低年度费用方面相比序贯综合方法更具优势。另外,考虑环境能量损耗和保温材料因素,将冷热损失和保温材料费用项作为目标函数,清晰体现多流股换热器集中匹配而响应环境的封包效应,通过与同等情况下常规双流股换热网络进行比较,揭示出多流股换热过程环境代价更小的优势。最后,将冷热损失及保温材料费用项纳入目标函数中,实现与公用工程、设备投资同步优化,实例证明由于冷热损失存在,将对多流股换热网络优化结果产生影响,

41、考虑冷热损失可获得更合理的网络结构。符号说明模型参数a 换热器固定费用,$b换热器面积费用系数,$·m2c换热器面积费用指数d热公用工程费用系数,$·kW1e冷公用工程费用系数,$·kW1f冷热损失费用系数,$·kW1g保温材料费用系数,$·m3h流股传热膜系数,kW·(m2·1h0环境传热膜系数,kW·(m2·1T s流股源温度,T t流股目标温度,T0环境温度, 整数变量判据,取107 保温材料热导率,W·(m·1模型变量A换热器面积,m2A E换热器散热面积,m2Cost冷热损失

42、与保温材料费用,$cu冷公用工程,kWFCp热容流率,kW·1hu热公用工程,kWK总传热系数,kW·(m2·1Q传热量,kWQ l冷热损失量,kWT热流股温度,TAC年度总费用,$TAC new新年度总费用,$T m平均温差,T min最小传热温差t冷流股温度,t换热器与环境之间平均温差,U换热器数目V保温材料体积,m3保温材料厚度,m上角标in单元进口out单元出口下角标i第i个热流股j第j个冷流股k第k个多流股换热器m第m个混合器s第s个分离器References1 Boehme R,Parise J A R, Marques R P. Simulation

43、 of multistreamplate-n heat exchangers of an air separation unit J. Cryogenics, 2003, 43:325-3342 Ghosh I, Sarangi S K, Das P K. An alternate algorithm for theanalysis of multistream plate fin heat exchangers J. Heat Mass化工学报第65卷·2164·Transfer, 2006, 49:2889-29023 Ghosh I, Sarangi S K, Das

44、 P K. Synthesis of multistream heatexchangers by thermally linked two-stream modules J. Heat MassTransfer, 2010, 53:1070-10784 Picon-Nunez M, Polley G T, Medina-Flores M. Thermal design ofmulti-stream heat exchangersJ. Applied Thermal Engineering, 2002,22:1643-16605 Tahouni Nassim, Miryahyaie Samira

45、, Joda Fatemeh, Fallahi HamidReza,Hassan Mohammad. Pressure drop optimization in design ofmulti-stream plate-fin heat exchangers, considering variable physicalproperties J. Canadian Journal of Chemical Engineering, 2013, 91(10:1650-16596 Joda Fatemeh, Tahouni Nassim, Panjeshahi Mohammad Hassan.Appli

46、cation of genetic algorithms in design and optimization of multi-stream plate-fin heat exchangers J. Canadian Journal of Chemical Engineering, 2013, 91(10:870-8817 Xiao Yunhan(肖云汉, Zhu Mingshan(朱明善, Wang Buxuan(王补宣. A comprehensive approach to optimal synthesis of heat exchanger networks J. Journal

47、of Chemical Industry and Engineering(China(化工学报, 1993, 44(6:635-6438 Huo Zhaoyi(霍兆义, Zhao Liang(赵亮, Yin Hongchao(尹洪超,Sun Wence(孙文策. A hybrid swarm intelligence algorithm for simultaneous synthesis of heat exchanger network J.CIESCJournal(化工学报, 2012, 63(4:1116-11239 Fang Dajun(方大俊, Cui Guomin(崔国民. Gl

48、obal optimization ofheat exchanger networks using differential evolution algorithm J.CIESC Journal(化工学报,2013, 64(9: 3285-329010 Yee T F, Grossmann I E, Kravanja Z. Simultaneous optimizationmodels for heat integration(I:Area and energy targeting and modeling of multi-stream exchangers J. Computers an

49、d ChemicalEngineering, 1990, 10:1151-116411 Kamath R S, Biegler L T, Grossmann I E. Modeling multistream heatexchangers with and without phase changes for simultaneous optimization and heat integration J. AIChE J., 2012, 58:190-204 12 Faruque Hasan M M, Karimi I A, Alfadala H E, Grootjans H.Operatio

50、nal modeling of multistream heat exchangers with phase changes J. AIChE J., 2009, 55:150-17113 Luo X, Li M, Roetzel W. A general solution for one-dimensionalmultistream heat exchangers and their networks J. Heat MassTransfer, 2002, 45:2695-270514 Luo X, Guan X, Li M, Roetzel W. Dynamic behavior ofon

51、e-dimensional flow multistream heat exchangers and their networksJ. Heat Mass Transfer, 2003, 46:705-71515 Wei Guanfeng(魏关锋. Multi-stream heat exchanger networkssynthesis with genetic/simulated annealing algorithmD. Dalian:Dalian University of Technology, 200316 Wei Guanfeng(魏关锋, Yao Pingjing(姚平经, L

52、uo Xing(罗行, etal. Study on multi-stream heat exchanger networks synthesis withgenetic algorithm J. Journal of Chemical Engineering of ChineseUniversities(高校化学工程学报, 2003, 17(4: 425-43017 Xiao Wu(肖武. Large scale multi-stream heat exchanger networksynthesis based on the stream effective temperatureLeve

53、lD. Dalian:Dalian University of Technology, 200618 Xiao Wu, Dong Hongguang, Li Xinqiang, Yao Pingjing, Luo Xing,Roetal Wilfried. Synthesis of Large-scale multistream heat exchangernetworks based on stream pseudo-temperature J. Chinese Journal ofChemical Engineering, 2006, 14(5:574-58319 Xiao Wu, Yao

54、 Pingjing, Luo Xing,Roetzel Wilfried. A new andefficient NLP formulation for synthesis large scale multi-stream heatexchanger networks J. Journal of the Chinese Institute of ChemicalEngineers, 2006, 37(4:383-39420 Yuan Dongwen, Wang Yao, Xiao Wu, Yao Pingjing, Luo Xing,Wilfried Roetzel. An automated

55、 method for synthesizing a multi-stream heat exchanger network based on stream pseudo-temperature J. Computer Aided Chemical Engineering, 2006,21:919-92421 Luo Li(罗立. Study on the identification and construction ofmulti-stream heat exchanger networksD. Dalian: Dalian Universityof Technology, 200422

56、Ma Xiangkun(马相坤. Study on flexible synthesis of multi-streamheat exchanger network in the low temperature processesD. Dalian:Dalian University of Technology, 200723 Bagajewicz M J, Manousiouthakis V. Mass/heat-exchange networkrepresentation of distillation networks J. AIChE J., 1992, 38:1769-1800 基于状态空间超级结构的多流股换热网络最优设计作者:李永强, 王兵, 邹雄, 董宏光, 姚平经, LI Yongqiang, WANG Bing, ZOU Xiong, DONG Hongguang , YAO Pingjing作者单位:李永强,邹雄,董宏光,姚平经,LI Yongqiang,ZOU Xiong,DONG Hongguang,YAO Pingjing(大连理工大学化工学院,辽宁 大连,116024, 王兵,WANG Bing(大连理工大学化工学院,辽宁 大连 116024; 中国石油天然气股份有限公