采用智能进化算法的管壳式换热器详细设计OA北大核心
管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。
李海东;张奇琪;杨路;AKRAM Naeem;常承林;莫文龙;申威峰
重庆大学化学化工学院,化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室,重庆401331重庆大学化学化工学院,化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室,重庆401331重庆大学化学化工学院,化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室,重庆401331明哈吉大学拉合尔分校化工学院,巴基斯坦旁遮普拉合尔54000重庆大学化学化工学院,化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室,重庆401331新疆大学化工学院,省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室,煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室,新疆乌鲁木齐830017 新疆宜化化工有限公司,新疆准东煤高值多元化工程技术研究中心,新疆昌吉831100重庆大学化学化工学院,化工过程强化与反应国家地方联合工程实验室,重庆401331
化学工程
传热管壳式换热器优化设计智能进化算法多目标优化
《化工学报》 2025 (1)
P.241-255,15
新疆自治区区域协同创新专项科技援疆计划项目(2024E02036)中央高校基本科研业务费专项资金项目(2024CDJXY010)重庆市出站留(来)渝博士后择优资助项目(Z20240373)重庆市技术创新与应用发展重点专项项目(2024TIAD-KPX0168)国家自然科学基金项目(22008210)。
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