一种内部公用工程进化的换热网络优化策略

在换热网络优化问题中,采用内部公用工程代替换热温度交叉的不可行匹配能使优化得以继续,同时扩大求解空间,但可能因增加额外的固定投资费用而使其作为差解在进化过程中被接受下来,导致优化效率下降.鉴于此,首先分析内部公用工程对优化进程可能造成的负面影响,提出一种内部公用工程的进化策略,对于具有一对内部公用工程的结构,首先通过扩大其年综合费用以进行惩罚,从而降低其接受的概率,继之,针对仍被接受的内部公用工程结构,在每次迭代时均强制内部公用工程进行随机游走,合理调整其大小,从而改善结构性能.采用两个算例验证策略提升了算法优化效率.

基于公用工程内置策略的换热网络优化

传统换热网络分级超结构模型(SWS)只允许公用工程布置在流股末端,限制了网络结构的灵活发展.提出一种公用工程内置策略,允许公用工程布置在结构内部的各流股分支上.采用具有结构保护策略的强制进化随机游走算法(SP-RWCE).并提出一种伪最优解生成策略,通过扩大长期未更新个体的年综合费用,促使有潜力的伪最优解产生并接受保护和开发.三个基准算例的优化结果均优于文献最优解,且均包含内部公用工程.表明改进SWS相比原SWS模型扩大了求解空间,改进SP-RWCE具有更强的搜索能力,验证了布置内部公用工程能有效减少换热面积.

公用工程灵活匹配的节点非结构拓展模型

建立一种拓展节点非结构模型,在冷热两端,各额外增设一条冷热流股和常规热冷流股进行匹配,判定冷热内部公用工程的生成,实现公用工程在冷热流股上任意位置的独立匹配,提升模型自由度。将强制进化随机游走算法引入到实际工程算例9SP、10SP、15SP中进行优化,最优结果比现有文献分别节省了5600$·a^(-1)、848$·a^(-1)、4455$·a^(-1)。该拓展模型的应用不仅可以得到更经济的换热网络设计,并且具有更强的灵活性。