第4章典型化工单元及过程模拟优化案例详解.ppt

典型化工单元及过程 模拟及优化案例;典型化工过程的优化问题分为以下类型;例6 换热过程模拟及优化;例1 流体输送管径优化;1.1 问题的提出;1.2 优化模型的建立;;;;通用的阻力系数和雷诺数关联式为 则通用的总费用的表达式可化简为：;1.3 优化求解;流量为30kg/s 优化计算结果 ;;例2保温层优化;a) 问题的提出;b) 优化模型建立;管壁的热传导，设管壁内径为r0[m]管壁外径为r1[m]，管壁材料的导热系数为λ1 [W/(m·k)]， 由付立叶热传导原理可知，传热量Q1为：;第一保温层的热传导，第一保温层内径为r1[m]，外径为r2[m]，厚度为σ1 =r2-r1，材料的导热系数为λ1 [W/(m·k)]， 由付立叶热传导原理可知，传热量Q2;第二保温层的热传导，第二保温层内径为r2[m]，外径为r3[m]，厚度为σ2 =r3-r2，材料的导热系数为λ2 [W/(m·k)]， 由付立叶热传导原理可知，传热量Q3;第二保温层与环境之间的对流传热，传热系数为α [ W/(m2·k)], 传热量Q4;5)保温层费用计算 保温层的费用包括保温层本身材料费用、辅助材料费用、安装费用，将3种费用简化为一种综合费用，该费用基本和保温材料的体积成正比，所以第一保温层的费用为： （8） 第二保温层的费用为： （9） 假设资金年利率为i，保温层使用寿命为n年，则保温层投资年均摊费用JB为： ;6）单位长度总费用最小化模型 min J =JH+JB;例2保温层优化;图5-21 管道保温层优化求解;;;例3 生产过程最优选择;3.1 问题的提出;各种已知数据：;3.2 模型的建立;四个生产过程的固定成本：;生产能力约束： ln(1+ X2) ≤15 Y2 （7） 1.3 ln(1+ X3) ≤18 Y3 （8 0.7 X4≤12 Y4 （9 ） 0.8(ln(1+ X2)+ 1.3 ln(1+ X3)+ 0.7 X4+ X5)≤12 Y1 (10) 产品需求约束： X1≤10 (11) 逻辑约束： Y1、Y2、Y3、Y4=1或0 (12) 非负约束： X1~5≥0 (13) ;3.3 优化求解及灵敏度分析;3.3 优化求解及灵敏度分析;例4生产配置优化;4.1 问题的提出;4.2 模型的建立;4.3 优化求解及分析;间歇生产配置优化计算-2;例5 管式反应器最优温度分布;5.1 问题的提出;5.2 模型的建立;5.7;5.3 优化求解;5.7;5.7