多周期换热网络的算法研究及其与太阳能热能的整合利用

【摘要】：提高用能效率和开发新能源是解决目前能源问题的两大主要方法。换热网络是能量回收的重要组成部分，而换热网络综合可以在系统的热回收水平和经济投入之间进行权衡。由于换热网络综合算法的复杂性，快速得到最优结构一直是学者们研究的主要问题之一。而多周期换热网络综合需要满足不同周期的能量需求，复杂程度更甚，所以对其算法的研究具有较强的实际意义。 本文提出了一个多周期换热网络综合混合整数线性规划（MILP）方法，主要应用于设计的初步阶段。建立在温阶之上的中转模型是本文的基础，具有结构简单、假设少、解的灵活性高、容易得到最优解等特点。一方面，本文提出的方法属于同步综合方法，不分解综合问题，不会引入由分解带来的次优解问题。另一方面，由于MILP方法中的约束以及目标函数均为线性不等式或等式，所以更易避免得到次优解。算例证明采用本方法得到的多周期换热网络可行，能够在一个较为经济的能量回收水平下满足各个物流在各个周期的需求。计算结果与已有文献所得结果具有可比性。此外，设计者可通过预设对网络结构进行控制。 另外，本文还以太阳能热能利用为例探讨了多周期换热网络与变动热源的整合利用方法。整合的主要思想是对热源周期性的变化进行趋近、离散，将变动热源近似为在不同周期参数不同的公用工程。根据需要还可以对热储存设备进行处理，使其能够在不同的周期之间转移热量。 本研究证明了MILP算法在多周期换热网络综合中的可行性以及变动源与多周期换热网络整合的潜力，对同时提高能源利用效率和可再生能源利用率具有一定实际意义。 【关键词】：多周期换热网络 混合整数线性规划 太阳能热能
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究进展10-16
• 1.3 本文的工作16-17
• 2 多周期换热网络综合的数学模型17-36
• 2.1 问题描述17-19
• 2.2 数学模型19-35
• 2.3 本章小结35-36
• 3 多周期换热网络综合的程序实现与算例分析36-49
• 3.1 程序实现36-37
• 3.2 算例分析37-47
• 3.3 本章小结47-49
• 4 多周期换热网络综合与太阳能热能的整合利用49-63
• 4.1 整合利用基本方法50-51
• 4.2 太阳能集热器建模51-54
• 4.3 案例分析54-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 结论与展望63-66
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 课题展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71

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