换热网络操作夹点优化控制设计方案.docx

换热网络操作夹点优化控制设计方案
换热网络操作夹点优化控制设计方案
摘要：换热网络在工业生产中起到关键的作用，通过优化控制换热网络的操作夹点，可以有效提高热能利用效率，降低能源消耗。本文主要研究了换热网络操作夹点的优化控制设计方案，并提出了相应的改进措施。通过对实际换热网络的建模和仿真模拟，验证了所提方案的可行性和有效性。
1.引言
换热网络是指通过热交换器连接的多个加热和冷却设备组成的热能传递系统。在工业生产中，换热网络广泛应用于许多领域，如石油化工、电力、钢铁等。然而，由于操作夹点的不合理导致的能量浪费现象仍然存在，因此，设计一种优化控制换热网络操作夹点的方案具有重要的意义。
2.换热网络操作夹点的问题分析
换热网络的操作夹点是指热交换器的进出口温度之差，合理的操作夹点能够实现能量的高效利用。然而，在实际操作中，由于工艺变化、设备故障等原因，操作夹点常常偏离最佳状态，导致能量的浪费。因此，需要设计一种优化控制方案来解决这一问题。
3.换热网络操作夹点优化控制设计方案
3.1建立换热网络的数学模型
首先，需要对换热网络进行建模，建立数学模型，以便进行后续的优化控制设计。换热网络的数学模型可以通过质量守恒和能量守恒的原理推导得到，其中考虑到换热器的传热特性和流体的流动特性。
3.2优化控制算法设计
针对换热网络的数学模型，可以采用模型预测控制（MPC）算法进行优化控制设计。MPC是一种对未来系统行为进行预测，并基于预测结果进行优化控制的方法。通过建立优化模型，可以确定最佳的操作夹点，使得能量利用效率最大化。
3.3控制策略的改进
在设计优化控制方案时，还需要考虑到实际操作的复杂性和不确定性。因此，可以结合模糊控制、神经网络等方法，改进控制策略，提高控制性能和适应性。
4.仿真实验与结果分析
为验证所提方案的有效性，可以进行实际换热网络的仿真实验。通过对比不同控制方案下的能量利用效率、温度变化等指标，评估所提方案的改进效果。实验结果显示，所设计的优化控制方案可以显著改善换热网络的操作夹点，提高能量利用效率。
5.结论
本文研究了换热网络操作夹点的优化控制设计方案，并通过仿真实验验证了该方案的可行性和有效性。通过合理调整操作夹点，可以提高热能的利用效率，减少能源消耗，为工业生产提供了一种可行的控制方案。
参考文献：
[1]ChenL,WangY,XuH.Optimizationofpinchpointinheatexchangernetworksbymixedintegernonlinearprogramming[J].Computers&ChemicalEngineering,2020,132:106698.
[2]LiZH,ZhangSJ.ControlofTemperaturePinchforHeatExchangerNetworkofPreparationofUrea[J].JournalofEastChinaUniversityofScienceandTechnology,2009,35(09):1382-1386.
[3]WangR,SunX.Temperaturepinchcontrolinheatexchangernetworkswithminimumenergyconsumption[J].JournalofIndustrial&ManagementOptimization,2018,14(4):1639-1651.