Тепловые системы

Пример 1У-2 Необходимо определить, каким образом влияет выбор варианта декомпозиции ИЗС и величины предварительной оценки оптимального значения критерия эффективности на результат решения задачи синтеза некоторой тепловой системы при использовании теории элементарной декомпозиции (алгоритма Д-П). [c.151]

Для тепловой системы, состоящей нз N теплообменников, в соответствии с уравнением (1) можно записать выражение КЭ следующим образом [c.152]

Чтобы приступить к решению задачи синтеза с использованием алгоритма Д-П, необходимо найти оценку оптимума КЭ для тепловой системы в зависимости от значений температур горячего и холодного потоков. В качестве первой оценки примем выражение, которое можно получить простой экстраполяцией функции (2) [c.152]

Л1 = 450 °С =50 °С в соответствии с дополнительными ограничениями ИЗС на первом шаге алгоритма Д-П образованная при декомпозиции ИЗС подзадача синтеза I может быть решена с помощью использования одного теплообменника (рис. 1У-6, а). Проводя последовательную декомпозицию подзадачи П по алгоритму Д-П, определяем, что синтезированная тепловая система имеет операторную схему, представленную на рис. 1У-6, б. [c.154]

Чтобы убедиться, что с использованием алгоритма Д-П задача синтеза решена правильно, необходимо сравнить значение принятых оценок оптимума КЭ с действительным значением оптимума КЭ ф для синтезированной тепловой системы (рис. 1У-6, б). Как видно из табл. IV- , принятая предварительная оценка отличается от действительного значения оптимума КЭ на каждом этапе декомпозиции ИЗС тем значительнее, чем больше теплообменников входит в синтезируемые подсистемы. [c.154]

В соответствии с условием (IV, 8) при синтезе тепловой системы по алгоритму Д-И, используя выражение (6) для оценки необходимо решить следующую задачу оптимизации [c.154]

Покажем применение рассмотренного комбинированного алгоритма для синтеза тепловой системы, обеспечивающей теплообмен между т горячими и п холодными потоками. [c.163]

Постановка ИЗС тепловой системы имеет следующий вид. Необходимо синтезировать тепловую систему, обеспечивающую нагрев и охлаждение технологических потоков с заданными начальными температурами до заданных конечных температур. [c.163]

Таблица 1У-3. Параметры состояния технологических потоков синтезируемой тепловой системы

При решении ИЗС тепловой системы используются следующие предпосылки. Технологические потоки должны взаимно обмениваться теплом в системе теплообменников. В том случае, когда для нагрева (охлаждения) потоков нельзя или невыгодно использовать тепло (холод) других потоков, могут быть дополнительно использованы внешние тепло- или хладоносители насыщенный водяной пар под давлением 31,6 кгс/см и охлаждающая вода с температурой 38 С. Насыщенный пар может отдавать только теплоту парообразования, а охлаждающую воду нельзя нагревать выше 82 °С. При обмене теплом между технологическими потоками, при охлаждении их водой или нагреве паром реализуются соответственно следующие коэффициенты теплопередачи 732, 732 и 976 ккал/(м -ч-град). Соответственно для трех рассматриваемых случаев допускается следующее минимальное сближение температур обрабатываемых потоков в теплообменнике И, 11 и 13 °С. [c.164]

Множество исходных технологических потоков разделяются на подмножество потоков, подлежащих нагреву, и подмножество потоков, которые подлежат охлаждению в синтезируемой тепловой системе. [c.165]

Рнс. 1У-8. Последовательность этапов декомпозиции. ИЗС тепловой системы (а—д) [c.165]

Оставшиеся потоки, не достигшие конечных температур, подвергаются нагреву (охлаждению) вспомогательными тепло- или хладоносителями. Рассчитываются приведенные затраты на реализацию указанной синтезированной тепловой системы. [c.166]

Если заранее заданное конечное число итерационных процедур еще не реализовано, весь процесс синтеза повторяется, начиная СП. 1, в противном случае синтез тепловой системы считают законченным. [c.166]

На рис. IV-8 показаны операторные схемы, соответствующие решениям подзадач синтеза на последовательных этапах декомпозиции ИЗС. На рис. IV-9 изображена операторная схема синтезированной оптимальной тепловой системы, обеспечивающей операцию теплообмена между N = 7 технологическими потоками. Операторная схема оптимальной тепловой системы синтезирована в результате 33-и итерационной процедуры, когда впервые была получена система, для которой величина приведенных затрат составляла 34 376 уел. единиц стоимости, уменьшить которую при дальнейших итерационных процедурах уже не удалось. [c.166]

Рнс. 1У-9. Операторная схема синтезированной оптимальной тепловой системы после 33-й итерационной процедуры решения ИЗС [c.167]

На рис. 1У-10, а показана зависимость стоимости приведенных затрат на реализацию синтезированной тепловой системы от числа итерационных процедур решения ИЗС. Пунктирная линия на рис. 1 У-10,а изображает усредненную зависимость стоимости приведенных затрат на реализацию системы. Как видно нз рисунка, эффективность эвристической программы в процессе самообучения повышается — стоимость полученных тепловых систем почти монотонно уменьшается. Тот же эффект обучения можно наблюдать на основе данных, приведенных на рис. 1У-10, б и в. Кривая на рис. 1У-10, б показывает зависимость минимальной стоимости приведенных затрат на реализацию системы, достигнутой при синтезе, от числа итерационных процедур. Кривая на рис. 1У-10, в показывает вероятность получения еще раз при следующей итерационной процедуре системы минимальной достигнутой стоимости. Постоянное возрастание этой вероятности указывает на эффективность процесса обучения. [c.167]

Таблица 1У-4. Значения весовых коэффициентов эвристик (IV, 10), использованных в эвристической программе синтеза тепловой системы

Рис. 1У-10. Приведенные затраты для синтезированных тепловых систем а — завнсимость стоимости приведенных затрат от числа итерационных процедур решения ИЗС (эвристика о случайном выборе потоков не включалась) С —стоимость приведенных затрат на реализацию синтезированной системы п — номер итерационной процедуры решения ИЗС тепловой системы кривые процесса самообучения эвристической программы опыту решения ИЗС тепловой системы (эвристика о случайном выборе потоков не включалась) б —кривая вероятности Р повторного синтеза системы с минимальной стоимостью приведенных затрат в — изменение минимума стоимости приведенных затрат п — номер итерационной

Рис. У1-в. Диаграмма энтальпии потоков для синтеза тепловой системы нефтеперерабатывающего завода

Рнс. У1-7. Оптимальная технологическая структура тепловой системы НПЗ (/—/7 —аппараты). [c.247]

Рис. У1-8. Традиционный проектный вариант технологической структуры тепловой системы НПЗ ( —/ —аппараты).

МЫ, обусловленных изменением величины общей тепловой нагрузки. Синтезированная оптимальная технологическая схема ТС нефтеперерабатывающего завода показана на рис. VI- . Была проведена также оптимизация традиционного проектного варианта технологической схемы тепловой системы (рис. 1-8). [c.247]

Таблица У1-3. Сравнение синтезированной оптимальной технологической схемы и традиционного проектного варианта схемы тепловой системы нефтеперерабатывающего завода

Определить граничную задачу, решение которой представляет собой физически реализуемый набор маршрутов исходных потоков, образующих нижнюю границу КЭ технологической схемы ТС, т. е. обеспечивающих минимум приведенных затрат. Построить оптимальную технологическую схему тепловой системы, соответствующую этому набору маршрутов. [c.254]

Данные для проектирования тепловой системы [c.255]

Таблица VI- . Наборы вариантов технологических схем тепловой системы (л+1М=4) в порядке увеличения приведенных затрат

Таким образом, в результате синтеза тепловой системы требуется получить G такое, что [c.259]

Первый этап декомпозиционно-топологического метода состоит в замене ИПЗ тепловой системы (S) множеством Pi pj//=1, г) задач первого уровня декомпозиции меньшей размерности, которые являются граничными задачами по отношению к ИПЗ в том смысле, что они все вместе удовлетворяют следующему условию [c.259]

ИЗС, например, оптимальных технологических схем тепловых систем (ТС) формулируется следующим образом для некоторого химического производства имеется т исходных горячих технологических потоков 5м-г (/= 1, т), которые должны быть охлаждены, и п исходных холодных технологических потоков (/ = = 1, п), которые должны быть нагреты за счет рекуперации тепла этих технологических потоков в системе, состоящей из теплообменных аппаратов заданного типа. Каждый к-ый исходный тех- нологическнй поток характеризуется следующими заданными параметрами состояния массовым расходом входной и выходной температурами теплоемкостью с . Для изменения энтальпий исходных технологических потоков при необходимости предполагается возможным вводить дополнительно в структуру тепловой системы нагреватели или холодильники, которые используют (внешние) тепло- и хладагенты. [c.143]

Результаты, приведенные в табл. 1У-2, свидетельствуют о том, что задача синтеза тепловой системы с использованием алгоритма Д-И рещена правильно. [c.155]

Синтезируемая тепловая система должна иметь минимальные приведенные затраты на реализацию заданной операции теплообмена между технологическими потоками. Для примера рассмотрим задачи синтеза тепловой системы, обеспечивающей операцику [c.163]

Данную ИЗС тепловой системы будем решать с использова-Jниeм комбинированного алгоритма и эвристической программы. [c.164]

Поскольку декомпозиция ИЗС на каждом шаге должна производиться так, чтобы хотя бы одна из образующихся подзадач синтеза тепловой системы была разрешима при помощи одного теплообменника, то множество переменных декомпозиции состоит в рассматриваемом случае из двух величин — температур потоков, которые соединяют выделенный.теплообменник с остальной несинтезированной подсистемой. Ранее выбор переменных декомпозиции производился из условия оптимизации оценки КЭ. Теперь же для упрощения принимается следующая эвристика температуры связывающих потоков, соответствующие переменным декомпозиции, выбираются из условия максимизации количеств тепла, которым обмениваются между собой потоки, с учетом ограничений— требуемых конечных температур потоков и минимально допустимого сближения температур потоков в теплообменнике. [c.165]

При проектировании оптимальной технадогической схемы ТС необходимо определить структуру технологических связей между теплообменными аппаратами заданного типа, а также размеры поверхностей теплообмена для каждого аппарата разрабатываемой тепловой системы, которые обеспечивают выполнение требуемой операции рекуперативного теплообмена между исходными т горячими и п холодными технологическими потоками химического производства при минимуме некоторого КЭ системы, например, при минимальном значении приведенных затрат. [c.236]

Для определения необходимых условий оптимальности технологической схемы ТС исходную задачу синтеза необходимо в значительной степени упростить. Прежде всего синтезируемая технологическая схема тепловой системы декомпозируется на две подсистемы— внутреннюю, состоящую из рекуперативных теплообменников, и внешнюю, состоящую из вспомогательного теплообмен- [c.236]

Синтез оптимальной структуры тепловой системы в целом. Оптимальная величина тепловой нагрузки Qт внутренней подсистемы становится известной только после определения структуры ТС в целом. В связи с этим решение задачи синтеза оптимальной" структуры ТС представляет собой итерационный процесс. Блок-схема алгоритма синтеза оптимальной ТС в целом изобр.ажена на-рис. У1-5. При завершении синтеза оптимальной структуры ТС1 конечные значения температур исходных потоков принимаются за постоянные, а величина тепловой нагрузки аппаратов, доли деления потоков и т. д. являются оптимизирующими или управляющими переменными. [c.245]

Рис. У1-3. Блок-схема алгоритма синтеза оптимальной тепловой системы графо-авалитиче. -ским методом.

Таблица У1-5. Дополнительные проектные переменные, веобходимые для решения задачи синтеза тепловой системы (п+т=4)

Справочник химика 21

Химия и химическая технология