净循环冷却水系统设计优化与软件开发

净循环冷却水系统设计优化与软件开发
世界范围能源日益枯竭、可用水愈加短缺。

循环冷却水系统,作为工业用水大户成为人们关注的焦点,是国内外学者研究的重点。

目前,我国的净循环冷却水系统在设计选型等方面存在着许多不合理的地方,为避免造成一些不必要的浪费,对其进行设计优化以实现节水节能具有重要意义。

本文对净循环冷却水系统的板式换热器、离心水泵、机械通风冷却塔建立了设计优化数学模型,并在所建模型基础上设计、开发了具有良好可操作性与实用性的图形化求解软件。

论文首先介绍了净循环冷却水系统工艺流程,对系统中的组件特性进行了分析,在此基础上确定了水力学建模组件与热力学建模。

然后对系统中的设备进行机理模型分析,在此基础上确定了净循环冷却水系统各组件设计优化的决策变量和工艺约束条件。

最后根据所得数学模型以及决策变量和工艺约束条件建立了净循环冷却水
系统的混合整数非线性规划模型(MINLP)。

净循环冷却水系统的MINLP模型可以看作是一个内层的非线性规划(NLP)模型和一个外层的组合优化模型的结合。

在此基础上,本文针对净循环冷却水系统综合优化模型(MINLP)的自身特点
提出了一种分层嵌套算法。

该算法先通过分支定界法对MINLP模型的外层组合问题进行优化搜索,将MINLP模型转化成一个非线性问题(NLP),然后通过SQP算法对NLP模型进行优化求解。

最后,在本文所提出的分层嵌套算法的基础上,利用MATLAB的GUI界面开发功能,设计并开发了净循环冷却水系统图形化设计优化软件。

论文详细阐述了软件具体功能的设计与实现过程,并根据一项实例展示了所开发的软件的应用。