摘要：采用强制进化随机游走算法优化换热网络非结构模型时易出现换热单元匹配相互交叉的现象,即同一对冷热流体上一个换热单元的冷、热流股的出口温度同时等于另一换热单元冷、热流股入口温度。这种交叉结构在热力学上是不合理匹配,其在优化中相互制约,从而影响算法效率和求解质量。针对这一问题,提出了交叉结构的禁忌策略,禁止在优化过程中出现交叉结构。通过两个不同规模的算例验证提出的策略,得到的结果分别为1 415 994和5 233 287$·year^-1,相同时间内比改进前分别减少了40 645和182 899$·year^-1。结果表明,非结构模型的交叉结构禁忌策略能够提高算法效率和优化质量。

摘要：针对直流微电网孤岛运行时,线路阻抗的不确定性和故障等作用致使控制器输出受系统参数突变的问题,提出了一种基于等价输入干扰的自适应无源控制方法(EID-APBC)。首先采用强跟踪滤波器在线估计出由不确定系统参数变化所引起的控制器等价输入干扰,然后由前馈补偿器对控制器的控制量进行修正补偿,最终消除直流微电网稳定域内的稳态控制误差。仿真结果表明,当系统参数发生变化时,直流微电网母线电压仍能保持在期望的参考值。EID-APBC控制的直流微电网在系统稳定域内具有良好的鲁棒性和控制性能。

摘要：换热网络非结构模型是以一定概率随机选择冷热流体上存在的换热单元参与进化,因此每次进化过程中每股流体上不一定都有换热单元被选中参与进化。对于当前次迭代不参与进化的流股,该次迭代就没有意义。如要保证每股流体都进化一次需要增加大量迭代次数,对换热网络优化产生不利影响。针对这一问题,提出了以热流体为基准每股流体必进化策略,即每隔一定周期,使得每股流体上都有一个换热单元被选中参与进化。通过两个不同规模的算例验证提出的策略,得到的结果分别为1411131和1518969$·a^-1。结果表明,采用每股流体必进化策略的换热网络优化方法能够提高非结构模型的优化质量。

摘要：强制进化随机游走算法(Random Walk Algorithm With Compulsive Evolution, RWCE)用于有分流换热网络优化时,由于变量维数的急剧增加,不仅严重影响优化效率,还降低算法的全局搜索能力。鉴于此,本文提出分流比差异优化策略,利用负分流比对换热网络结构产生扰动,同时降低已有换热单元分流比的优化频率。最后,通过10SP2算例分析策略对RWCE算法优化性能影响,经验证分流比差异优化策略能够增强换热网络的结构优化能力,并提高换热网络的优化质量。

摘要：以酸值123.04 mg KOH/g的棕榈油脱臭馏出物(PFAD)为原料,在带压反应器中,用浓硫酸为催化剂,采用一步法催化酯化反应制备生物柴油。重点研究反应温度、反应时间、催化剂用量和醇油比等因素对酯化和酯交换反应的影响。结果表明,提高反应温度能促进酯化反应和酯交换反应,使高酸值原料经一次反应直接转化为目的产物——脂肪酸甲酯,从而缩短制备流程,降低成本,强化酯化反应进行,提高脂肪酸甲酯收率。当催化剂用量为0.5%(质量分数)、醇油物质的量之比7∶1、在130℃反应90 min后,生物柴油的最高收率达到88.1%。较之酸碱两步法催化高酸值油料制备生物柴油能显著缩短反应时间、简化工艺流程、降低生产成本。

摘要：换热网络全局最优化一直是系统集成领域的难点。强制进化随机游走算法在优化过程中,对于不同实例、不同初始条件、不同随机条件和不同优化阶段,无法预知最优的控制参数组合。因此,建立控制参数的动态协调策略,周期性地随机更新种群中个体的优化参数,同时保护周期内的有效参数组合,从而实现每个个体优化路径的动态调整,拓宽其搜索方向,寻得最佳参数匹配路线,提升全局优化质量。最后,将改进后算法应用于两个工业算例,所得的年综合费用较原算法结果分别下降了0.49%和0.05%,且均低于公开文献最优结果,表明控制参数的动态协调策略能够更有效地促进原算法的全局搜索。

摘要：换热网络问题严重的非凸、非线性使从数学角度发现此类问题的全局最优解变得十分困难。鉴于此,本文以场协同理论为基础,建立了一种从温差场均匀性角度描述换热网络结构性能的评价因子,以期简化换热网络综合过程,获得高效的换热网络结构。首先以单体换热器的温差均匀性因子为基础,比拟出适用于换热网络的温差均匀性因子,称之为换热网络性能评价因子。继之,选择3个不同的算例,在固定结构和固定面积两个角度下分析了评价因子的有效性。最后,计算结果表明:提出的基于权重的换热网络温差均匀性因子与网络结构的总换热量之间能够形成明显的对应关系,可以准确地描述换热网络结构性能。简而言之,温差均匀性因子的值越小,对应换热网络结构的性能越好。

摘要：换热网络全局最优化目前已经成为系统工程领域的一个难点和热点,将萤火虫算法(Fire-fly Algorithm,FA)引入换热网络最优化并对其进行改进,提高算法在混合整数非线性规划中的效能。首先对换热网络中表示换热单元有无的整型变量作连续化处理,简化求解模型,更好发挥FA算法强大的连续变量搜索能力;然后,建立了光吸收系数自适应策略和最优个体的随机摄动策略,增强算法全局搜索能力的同时保证收敛精度;最后,将改进算法应用于换热网络综合的10SP和10SP1实例,优化结果表明,改进算法能够获得很好的结果,验证了该算法及改进策略的有效性。

摘要：针对换热网络综合混合整数非线性规划问题,提出布谷鸟搜索算法同步综合换热网络,并针对其不能有效处理换热网络结构进化问题进行改进。引入改进步长控制向量,设置最小热负荷,以一定概率接受差解三种整型变量优化策略,布谷鸟搜索算法能够同时优化整型变量和连续型变量从而实现换热网络最优化;同时改进新鸟巢的建立机制,实现鸟巢自我进化与信息交换的平衡,使算法更具全局搜索性能。通过验证两个基准算例,与文献中采用的遗传算法、模拟退火算法、微分进化等其它算法相比,改进的布谷鸟搜索算法能够获得年综合费用更低的换热网络设计方案。结果表明,改进的布谷鸟搜索算法具有较高的搜索效率和全局收敛精度,能够高效求解中小型甚至大型换热网络问题。

摘要：为提高并流蓄热式双膛石灰窑生产中石灰石的活性和降低能耗。以200 t/d的双膛石灰窑为研究对象,对采用自定义函数和自定义标量方程编译的局部非热平衡模型和石灰石化学反应模型添加前后的燃料、CO2、O2的质量分数分布及温度分布做了对比分析。结果表明:添加前后的燃料、O2和CO2质量分数分布趋势一致,添加前燃料和O2的质量分数比添加后高,CO2质量分数比添加后低;添加后煅烧带烟气温度分布为1 188~1 612 K,石灰石固体颗粒的温度为1 107~1 398 K,符合设计煅烧温度范围1 123~1 423 K;出口排烟和出料的模拟平均温度与同工况实测值相比,误差在15%以内;石灰窑煅烧窑体的预热带、煅烧带和冷却带的分布高度分别为3.5、6和4.5 m,与设计值基本吻合;添加后获得了设计工况下煅烧窑体中的碳酸钙累积分解率分布图,出窑时的分解率为0.961 5。