Алгоритмы оптимизации теплообменников

В настоящей главе изложены методические основы экономического расчета промышленного теплообменного оборудования. Приведен список критериев оптимальности. Систематизированы, формализованы и обобщены методы расчета капитальных вложений и эксплуатационных расходов с дифференциацией по видам оптимизирующих расчетов. Предложенные методы и структуры экономических расчетов использованы в различных алгоритмах оптимизации теплообменников и прошли промышленную апробацию. Эти методы и структуры являются основой синтеза универсальных алгоритмов экономического расчета теплообменной аппаратуры. [c.263]

Приведенный пример представляет собой описание круга вопросов, которые следует рассмотреть при постановке задачи оптимизации теплообменника и подходов к их решению, а не рекомендацию, по каким именно формулам нужно проводить те или иные расчеты. Более того, некоторые зависимости умышленно включены в упрощенном виде с целью снижения громоздкости алгоритма и количества исходных данных. Так, например, формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи (блок 10.4, 10.6 и др.) не содержат поправок, учитывающих направление теплового потока. [c.324]

Однако имеющимся разработкам присущи два крупных не- достатка. Во-первых, нет единой системы алгоритмов и программ для решения задач оптимизации на всех уровнях объектов (от- i дельный аппарат, теплообменник, система теплообменников, совокупность теплообменников предприятия, отраслевой парк теплообменников, общегосударственный парк теплообменников), поэтому оптимизация аппаратуры, выполняемая при решении каждой отдельной задачи, осуществляется без учета результатов оптимизации, полученных при решении других задач. Во-вторых, применяемые в проектировании алгоритмы и программы несовместимы по критериям оптимальности, полноте и точности элементов теплового, гидравлического, конструктивного и экономического расчетов. Они имеют недостаточную область приложения V по процессам теплообмена, конструкциям аппаратов, схемам тока сред в аппаратах и теплообменниках и по ряду других признаков Если исходить из ориентировочной цифры Ю " частных алгоритмов, требуемых для оценки эффективности работы всех возможных, в том числе и перспективных, вариантов теплообменников, то нетрудно определить, что сейчас имеется таких алгоритмов в триллион раз меньше. Поэтому идти по пути накопления большого числа частных алгоритмов по меньшей мере бесперспективно и связано с распылением сил и большими расходами. [c.309]

АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ И ИХ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ [c.293]

АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ [c.294]

В настоящей главе рассмотрен ряд методов поиска экстремума целевой функции, использованных в различных алгоритмах оптимизации теплообменных аппаратов метод случайного поиска, методы сеток и спуска, метод Гаусса — Зейделя, метод независимого спуска с ранжированием переменных (предложен автором). Разработаны структуры, реализующие эти методы. Проведено сопоставление методов по их алгоритмической сложности. Показаны преимущества предложенного автором метода при оптимизации сложных целевых функций многих пере менных. Приведенные в главе структуры поиска экстремума являются обязательным элементом любых алгоритмов оптимизации теплообменников (см. главу 3). Они служат исходными данными при синтезе систем оптимизации промышленного теплообменного оборудования. [c.280]

Модификация универсальной структуры в виде структуры расчета площади пар элементов опубликована в [44, 47, 55]. Модификация универсальной структуры в виде структуры расчета числа одинаковых элементов в ряду использована в различных алгоритмах оптимизации теплообменников и опубликована в виде БС —/ [44, 47, 55). Эта структура показана на рис. 55. В ней исключен расчет Фээ, а два уравнения Пр сведены в одно, общее прн Пп = О и Пп = 1 [c.184]

Структуру БС—Рк можно еще более обобщить, если в нее добавить новые БС —Мр для других типов комплексов с помощью проверок Про, Прв (ио аналогии с нижними блоками левого ряда на рис. 64). При этом структура расчета fк принципиально остается неизменной. Она реализована в ряде алгоритмов оптимизации теплообменников. [c.198]

С 1967 по 1973 г. разработан 21 крупный алгоритм оптимизации теплообменников и ряд типовых структур (табл. 23). Алгоритмы по приложению и видам расчета можно разделить на девять групп [76[. [c.295]

В книге приведены теоретические основы точного проектного и поверочного расчета рекуперативных теплообменных аппаратов, а также данные, необходимые для составления программ расчета теплообменников на электронных цифровых вычислительных машинах. Предложены методы оптимизации процесса теплообмена, приведены образцы алгоритмов и описаны некоторые результаты расчетов оптимальных теплообменных аппаратов. [c.2]

Изложенные в главе методы экономического расчета теплообменников использованы в большинстве алгоритмов оптимизаций, описанных в главе 13, а также в более новых алгоритмах оптимизации аппаратов основных конструкций, производимых Минхиммашем. [c.279]

В главе 13 анализируется современное состояние ручных и машинных расчетов теплообменников в СССР и за рубежом, описываются разработанные автором алгоритмы, обеспечивающие проведение оптимизирующих расчетов всех уровней, рассмотренных в главе 3, а также результаты использования алгоритмов и программ оптимизации теплообменных аппаратов и их комплексов в различных отраслях промышленности. Предложен способ обобщения результатов оптимизирующего расчета при использовании безразмерных симплексов (глава 14). [c.10]

На рис. 83 изображена структура поиска минимума целевой функции методом сеток при условии, что целевая функция П (хи Х2,. .., X,) имеет акв независимых переменных. Структура поиска очень проста и поэтому здесь не приводится. Она многократно использована в большинстве алгоритмов оптимизации промышленных теплообменников [43, 44, 55, 58 и др.]. [c.282]

В СССР к настоящему времени разработано свыше 100 алгоритмов проектного расчета и оптимизации различного теплообменного оборудования. Число создаваемых алгоритмов с каждым годом возрастает, однако состояние машинных расчетов теплообменников не претерпевает коренных улучшений. Главная причина этого — кумулятивный подход при создании алгоритмов, суть которого Б следующем. Разрабатываются частные алгоритмы с узкой областью приложения, обычно пригодные для проведения одного вида расчета теплообменников заданной конструкции, с фиксированным сочетанием процессов в рабочих полостях и с другими ограничениями. Число возможных сочетаний расчетных признаков и соответственно число частных алгоритмов, необходимых для охвата основных задач расчета промышленных теплообменников, очень велико. Поэтому практика создания частных алгоритмов малоперспективна. Неперспективными также представляются попытки создания кумулятивных систем оптимизации теплообменного оборудования, построенных по принципу постепенного и независимого включения в них большого числа вновь созданных частных алгоритмов. [c.9]

При различных сочетаниях ограниченного и сравнительно небольшого числа рассмотренных в главах 5—12 модулей можно синтезировать системы решения практически любого числа задач расчета теплообменников, т. е. алгоритмы, с неограниченными возможностями приложения. Такой подход должен коренным образом изменить практику исследования и проектирования теплообменного оборудования и открыть новые возможности оптимизации. [c.10]

Первая глава посвящена математической постановке задачи проектирования поверхностных теплообменников-конденсаторов как задачи оптимизации при наличии ограничений. В ней приводится классификация теплообменников-конденсаторов химико-технологических процессов, формируются векторы оптимизируемых параметров при проектировании различных типов аппаратов, обсуждается возможность использования для целей проектирования различных технико-экономических критериев. В заключение рассматривается алгоритм функционирования системы оптимального проектирования теплообменников-конден-саторов и возможные пути его реализации. [c.5]

Пример определения оптимальной площади теплообменников, работающих на промышленной воде по алгоритму (IV, 82) приведен на рнс. IV-15. Исходные данные для расчета охлаждение электролитического хлора приводят по схеме рис. 1У-1, нагрузка отделения па хлору составляет 9120 кг/ч, температура хлор-газа на входе в отделение /хг=85°С, температура промышленной воды на входе в отделение (/"в) равна 20 °С цены промышленной, захоложенной воды такие же как в примере предыдущей подзадачи оптимизации. На рис. IV-15 зависимости 1 —4 рассчитаны по формуле (IV,82). Как показывают результаты расчета, оптимальное число холодильников, работающих на промышленной воде, для [c.161]

Расчеты оптимальных теплообменных аппаратов являются самостоятельной и достаточно сложной задачей. Методы таких расчетов описаны в главе шестой. При проектных расчетах теплообменников без значительного усложнения расчетных алгоритмов возможно провести частичную оптимизацию условий теплообмена, приблизиться к действительному оптимуму. [c.148]

Описанные выше случаи оптимизации характерны общностью принципиальной схемы счета (рис. 7-1), так как содержание алгоритма поиска оптимума для любого из них одинаково прямой расчет теплообменника при некотором наборе независимых переменных (элемент 3), гидромеханический расчет аппарата при том же наборе независимых переменных (элемент 4), определение показателя оптимальности Я (элемент 5), 240 [c.240]

В заключение отметим, что приведенные здесь уравнения и структуры использованы в большинстве описанных в главе 13 алгоритмов, а также более новых и совершенных алгоритмах оптимизации кожухотрубчатых, пластинчатых, витых теплообменников, аппаратов воздушного охлаждения и труба в трубе , разработанных в последние годы Институтом газа АН УССР (г. Киев) при участии Уфимского филиала ВНИИНефтемаш и других организаций. [c.90]

Следовательно, предложенные в главах 6—8 методы расчета теплопередачи в элементарных схемах тока, рядах и комплексах аппаратов положены в основы единой системы теплового расчета теплообменников и использованы в современных алгоритмах оптимизации теплообменных аппаратов кожухотрубчатых (шифр ОКТА), витых (шифр ОВТА), пластинчатых (шифр ОПТА), воздушного охлаждения (шифр ОАВО), труба в трубе (шифр ОТТТ). Эти алгоритмы разработаны в Институте газа АН УССР (г. Киев) при участии Уфимского филиала ВНИИНефтемаш и других организаций. [c.213]

В заключение отметим, что определение цены аппаратов Ка является наиболее сложной, громоздкой составляющей экономических расчетов теплообменников. Предложенные здесь уравненйя и структуры расчета Ка и Цс использованы в ряде алгоритмов оптимизации промышленных теплообменников и описаны в работах (44, с. 13, 14, 67, 72—74, 132, 133 и др. 47, с. 9—10 55, с. 115—120 84, с. 223—228 и др.]. [c.274]

Первая группа алгоритмы проектной оптимизации кожухотрубчатых аппаратов. В 1968 г. разработано три крупных алгоритма оптимизации нормализованных кожухотрубчатых теплообменников нагревателей и охладителей жидкостей и газов, шифр РОКНО (см. табл. 23, Na 1) конденсаторов, шифр РОКК (№ 2) испарителей-конденсаторов, шифр РОИК (№ 3). [c.295]

Таким образом, по охвату конструкций аппаратов, процессов теплообмена, видов расчета, уровню использования стандартов и прейскурантов цен алгоритмы РОКНО-2, РОКК-2 и РОИК-2 наиболее совершенны из известных. Несколько позже был создан алгоритм решения комплекса задач оптимизации теплообменников, шифр РеКоЗаТ (см. табл. 23, № 7) [55]. Этот еще более совершенный алгоритм учитывает влияние сезонности параметров работы теплообменников на приведенные затраты, привязку аппаратов в установках, позволяет проводить дополнительно поверочный расчет. [c.298]

Седьмая группа алгоритмы оптимизации систем охлаждения шахтного воздуха. Это комплекс алгоритмов, включающий компилирующий алгоритм оптимизации системы охлаждения в целом, шифр ОРШВУ (см. табл. 23, № 17) [66], алгоритмы оптимизации нестандартных кожухотрубчатых теплообменников высокого дав-ле ния, шифр ОРТВД (№ 18) [64] алгоритм оптимизации шахтных воздухоохладителей, шифр ОРШВО (№ 19) [43] алгоритм проектной оптимизации обвязки изолированных трубопроводов, шифр ОРИТ (№ 20) [63]. [c.299]

Первые алгоритмы машинной оптимизации кожухотрубчатых теплообменников и аппаратов труба в трубе разработаны нами в 1960—1961 гг. [85]. Их главный недостаток в том, что оптимизировались нестандартные единичные аппараты (ояды и комплексы аппаратов не рассматривались). Элементы теплового и гидравлического расчета были недостаточно формализиро-ваны. В целом и в элементах алгоритмы соответствовали лучшим американским образцам, но в отличие от последних уже обеспечивали достаточно полный экономический расчет и технико-эко- [c.294]

Необходимо создать достаточно простые в реализации приближенные методы и алгоритмы прогнозной оптимизации технологических, энергетических и транспортных установок в целом для прогнозирования путей развития режимных параметров и конструктивных характеристик систем теплообменников и отдельных аппаратов. Работу следует проводить, не ожидая появления совершенных алгоритмов оптимизации установок. Так, создание сложных алгоритмов, адекватных реальным об ьектам и по точности равнозначных алгоритмам оптимизации отдельных аппаратов, — дело чрезвычайно длительное и трудоемкое. На наш взгляд, иелесос бразно проводить исследования параллельно в обоих напранлениях вплоть до их слияния. [c.320]

Пример постановки задачи и разработки алгоритма оптимизации теплообменного аппарата. В качестве примера рассмотрим задачу о поиске оптимального варианта теплообменного аппарата с витыми трубами и жестким сердечником. Схема такого теплообменника показана на рис. 8.4. Аппарат представляет собой две трубные решетки, жестко соединенные сердечником диаметром )с, на который рядами навиты трубы. Ряды труб отделены друг от друга прокладками (металлическими полосами) толщиной б, которые фиксируют шаг трубного пучка в радиалы ном направлении. Вся трубная система заключена в цилиндрический кожух с днищами и необходимыми штуцерами для вХода и выхода теплоносителей, подаваемых в трубное и межтрубное пространство. Ограничимся случаем конвективного [c.311]

С. Упрощенный пример алгоритма оптимизации для ЭВМ. Очень простая типичная структурная схема программы оптимизации приведена на рис. 3. В этой программе предполагается, что назначение теплообменника задано и требуемая длина определена по программе для поверочного расчета. Предполагается также, что программа для расчета имеет в качестве исходных данных длину кожуха с максимально допустимым диаметром, минимальное количество труб для данной конструкции кожуха и наибольшее количество, согласно техническим стандартам, дистанционирующих решеток. Величины, обозначенные звездоч- [c.11]

Г. Е. Каневцом [53] предложен более общий метод расчета теплопередачи в элементах, рядах и комплексах аппаратов, реализованный в больщинстве отечественных алгоритмов технико- экономнческой оптимизации теплообменников. Указанный метод свободен от перечисленных выще недостатков. Поэтому мы рекомендуем его к практическому использованию и приводим его краткое изложение. [c.421]

Таким образом, впервые сйстематизирована вся совокупность расчетов теплообменников, создана структурно-логическая и методическая основа синтеза систем оптимизации промышленного теплообменного оборудования. Этими обобщениями обеспечивается переход от бесперспективной практики накопления множества частных алгоритмов к эффективному решению проблемы синтеза систем оптимизации оборудования. [c.11]

В заключение отметим, что описанная в главе классификация является лишь первой попыткой систематизации видов расчета теплообменников по функциональным признакам, влияющим на организацию и содержание расчетов. В целях облегчения составления и использования алгоритмов расчетов в виде математического обеспечения более общих систем автоматизированного проектирования и оптимизации (САПРО) оборудования необходима более подробная детализация этих классификаций, а также учет в них других видов (например, расчета материальных и тепловых балансов, эксергетических и других расчетов). [c.35]

Из классификации теплообменников (см. главу 1) и видов их расчета (см. главу 2) видно, какое бесконечное множество частных алгоритмов требуется для охвата основными видами )асчета наиболее распространенных промышленных аппаратов. Рассмотренные далее постоянные структуры являются универсальными, распространяются на любые теплообменники, что позволяет перейти от кумуляции частных алгоритмов к синтезу универсальных алгоритмов широкого спектра приложения. Таким образом, закладывается надежная методическая основа синтеза практически любых алгоритмов расчета и оптимизации промышленных геплообменников. [c.55]

Впервые в СССР расчет теплообменников на ЭВМ начал проводиться в Институте газа АН УССР в 1960 г. Начиная с 1964 г. машинные расчеты стали широко внедряться в проектную и исследовательскую практику. В настояш,ее время к таким расчетам приступили практически все ведущие институты химической, нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности, например ВНИПИНефть (Москва), УФВНИИНефтемаш (Уфа), Укр-НИИХиммаш (Харьков), Ленниихиммаш (Ленинград), ГИАП (Москва), Гипрокаучук (Москва), Нижне-Волжский филиал Гроз-НИИ (Волгоград), ВНИИнефтемаш (Москва) и др. В отличие от имеющейся практики задачей этих разработок явилось создание методов и алгоритмов машинной оптимизации процессов теплообмена при использовании наиболее точных методов теплового, гидравлического и экономического расчетов. [c.294]

Начиная с 1967 г. ь Институте газа АН УССР в содружестве с Уфимским филиалом ВНИИНефтемаша (Уфа), МХТИ им. Д. И. Менделеева (Москва), Севастопольским приборостроительным институтом, НВФ ГрозНИИ (Волгоград) и другими организациями начали проводиться работы по созданию типовых алгоритмов технико-экономической оптимизации основных видов промышленных теплообменников, свободных от перечисленных недостатков. [c.294]

ГрозНИИ, ЛНИИхиммаше, Уфимском филиале ВНИИНефте-маш, УкрНИИХиммаше, Волгоградском филиале ГрозНИИ и многих других институтах решались задачи математического моделирования и оптимизации промышленного теплообменного оборудования. В результате к настоящему времени создано около 100 разнообразных математических моделей, алгоритмов и программ, предназначенных в основном для проведения обычного проектного расчета, в лучшем случае — для выбора оптимальных типоразмеров кожухотрубчатых и пластинчатых аппаратов, ABO и аппаратов типа труба в трубе , а также оптимальных схем связи аппаратов в теплообменнике. Таким образом, подготовлена техническая и методическая база решения важной народнохозяйственной проблемы комплексной оптимизации оборудования в масштабе страны. [c.309]

Необходимо дальнейшее совершенствование стандартов и нормалей на теплообменники различных конструкций. Эта нормативная информация является исходными данными при функционировании ГСОТО. Экономически обоснованное построение стандартов возможно в результате ранжирования основных типоразмеров по степени их влияния на показатель оптимальности. С такой целью следует провести расчетно-теоретический анализ, аналогичный исследованию влияния погрешностей исходных данных, для типовых случаев теплообмена с помощью составляющих ГСОТО алгоритмов. При оптимизации стандартов могут быть получены дополнительные крупные экономические эффекты. Новые стандарты должны быть учтены при составлении перспективных планов выпуска теплообменного оборудования. [c.317]

В книге рассмотрены типовые задачи оптимизации схем н математические модели их основных аппаратов (реакторов, абсорберов, ректификационных колонн, экстракторов, теплообменников и смесителей). Приведены расчет и алгоритмы программирования схем. Изложены различные методы решения задач оптимального проектирования сложных схем и управления производственными комплексами (методы первого и второго порядков, принцип максимума, динамическое программирование, подоитими-зация и др.). [c.4]

Алгоритм проектного расчета теплообменника с оптимизацией конечной температуры одного из потоков и с экстремализацией скоростей. Шифр задачи [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология