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换热网络集成优化技术
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《石油炼制与化工》 北大核心 2025年第2期F0002-F0002,共1页
换热网络在石化行业能量回收利用中扮演着至关重要的角色,提高换热网络热效率,对炼油厂节能降碳、提高经济效益、长期稳定运行及环境保护具有重要意义。中石化石油化工科学研究院开发的换热网络集成优化技术,采用夹点分析与数学规划相... 换热网络在石化行业能量回收利用中扮演着至关重要的角色,提高换热网络热效率,对炼油厂节能降碳、提高经济效益、长期稳定运行及环境保护具有重要意义。中石化石油化工科学研究院开发的换热网络集成优化技术,采用夹点分析与数学规划相结合的算法,实现换热网络的严格模拟,通过建立包括混合整数非线性规划模型在内的数学模型,对换热网络开展详细诊断与弹性分析,结合装置用能特点和限制条件,根据目标函数自动计算出最佳优化策略,实现能量介质的优化分配和综合利用,提供经济效益更佳的节能增效方案,以智能化手段助力炼油工业节能减碳。 展开更多
关键词 炼油工业 混合整数非线性规划模型 数学规划 优化技术 弹性分析 换热网络 能量回收利用 节能增效
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大规模复杂换热网络联动进化障碍分析及策略改进
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作者 黄晓璜 段欢欢 +2 位作者 徐玥 肖媛 崔国民 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期271-283,共13页
针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行... 针对启发式算法在优化大规模换热网络时出现优化精细度不足的问题,提出一种以小负荷公用工程为导向的换热单元耦合联动强制进化策略。该策略以小负荷公用工程作为导向,构建具有耦合关系的换热单元环路,并对环路内的换热单元热负荷进行联动调整,同时保持环路外换热单元的热负荷和流股匹配不变。该策略旨在最大程度回收流股的能量,以减少小负荷公用工程使用带来的费用增加。将策略应用于强制进化随机游走算法并对两个算例进行测试,算例H8C7和H10C10的优化结果分别为1495292$/a和1713637$/a。与改进前相比,分别降低了7466$/a和7533$/a;与文献中最优解相比,分别减少了2033$/a和1450$/a,证明了该策略的有效性。 展开更多
关键词 换热网络综合 联动进化障碍 耦合联动 启发式算法
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多周期常减压蒸馏装置换热网络用能变化与柔性优化
3
作者 刘泽坤 刘绍东 +1 位作者 赵卫东 王彧斐 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期130-136,共7页
常减压蒸馏装置能耗在整个炼油厂中最高,优化其换热网络是节能的有效手段。考虑到所加工油品会发生变化,以往针对特定原油设计的换热网络在处理其他原油时表现不再最优。提出一种多周期柔性优化方法:首先对不同原油周期进行流程模拟,随... 常减压蒸馏装置能耗在整个炼油厂中最高,优化其换热网络是节能的有效手段。考虑到所加工油品会发生变化,以往针对特定原油设计的换热网络在处理其他原油时表现不再最优。提出一种多周期柔性优化方法:首先对不同原油周期进行流程模拟,随后模拟现行换热网络,辨识夹点位置偏移,发现不合理用能发生位置,通过改变管路结构并调节换热匹配,提高换热网络柔性,消除部分共有的跨夹点传热。在某炼油厂的应用结果表明,多周期柔性设计可在周期1、周期2、周期3、周期4分别节约1421,880,3842,3421 kW的加热炉热负荷和等量的冷却负荷。对多周期换热网络用能变化规律的深入研究和柔性设计,可为炼油厂节能降耗做出更大贡献。 展开更多
关键词 常减压蒸馏 流程模拟 换热网络 夹点技术 多周期 柔性 优化
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耦合有机朗肯循环的换热网络全局优化
4
作者 杨路 AKRAM Naeem +2 位作者 常承林 莫文龙 申威峰 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期668-677,共10页
针对换热网络与有机朗肯循环耦合集成优化问题,建立了严谨的混合整数非线性规划(MINLP)模型。同时,通过添加与物流匹配的关键约束,剔除掉重复性的网络结构,开发了一种新型的枚举算法,将复杂的MINLP模型分解为混合整数线性规划(MILP)和... 针对换热网络与有机朗肯循环耦合集成优化问题,建立了严谨的混合整数非线性规划(MINLP)模型。同时,通过添加与物流匹配的关键约束,剔除掉重复性的网络结构,开发了一种新型的枚举算法,将复杂的MINLP模型分解为混合整数线性规划(MILP)和非线性规划(NLP)两个子模型。迭代运行MILP模型,枚举出所有可行的网络结构;再利用全局求解器BARON优化每一个网络结构所对应的NLP模型,求得固定结构的年度总费用;最后对比所有网络结构的年度总费用,筛选出全局最优的设计方案。案例分析结果表明,该算法仅需16 s就能收敛至全局最优解,与文献相比,年度总费用降低33.4%,且所提出的网络结构约束能使重复性的网络结构数量减少81.25%,从而提高算法的优化求解效率。 展开更多
关键词 换热网络 全局优化 能量回收 超结构 混合整数非线性规划
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轻烃回收装置的换热网络分析与优化
5
作者 白松 张健 +1 位作者 尚猛 李佳 《齐鲁石油化工》 2024年第3期200-207,共8页
轻烃回收装置是炼化企业的常见装置之一,其换热物流较多,能量利用常存在优化空间。以某厂轻烃回收装置为研究对象,应用Aspen Energy Analyzer对换热网络进行分析,并结合实际流程进行优化。在碳二系统增加一台换热器E283,将吸收塔中沸器... 轻烃回收装置是炼化企业的常见装置之一,其换热物流较多,能量利用常存在优化空间。以某厂轻烃回收装置为研究对象,应用Aspen Energy Analyzer对换热网络进行分析,并结合实际流程进行优化。在碳二系统增加一台换热器E283,将吸收塔中沸器出口吸收剂(热物流H04)与碳四解吸塔回流罐顶出口气体(冷物流C04)进行换热,节省公用工程620.0 kW,折合标油53.2 kg/h。在碳三系统中,将碳五分离塔塔底液进再沸器物流(冷物流C05)的加热介质由0.5 MPa蒸汽改为凝结水,可降低能耗(折合标油)133.1 kg/h,为生产带来经济效益。 展开更多
关键词 轻烃回收 换热网络 Aspen Energy Analyzer 分析优化
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油气站场分布式能源系统换热网络优化与分析
6
作者 李世贤 任秋华 +1 位作者 李明 黄俊 《石油和化工设备》 CAS 2024年第8期160-162,共3页
为实现油气站场工艺流程用能的优化和调整,采用天然气热电联供+吸收式水源热泵的分布式能源系统对站场用能进行了改进,以伴生气发电后的高温烟气作为水源热泵的驱动力,水源热泵负责制取高温采出水中的热能,实现了站内供电、供热系统的... 为实现油气站场工艺流程用能的优化和调整,采用天然气热电联供+吸收式水源热泵的分布式能源系统对站场用能进行了改进,以伴生气发电后的高温烟气作为水源热泵的驱动力,水源热泵负责制取高温采出水中的热能,实现了站内供电、供热系统的联合运行。通过问题表格法,采用夹点分析技术对分布式能源的换热网络进行了优化。结果表明,内燃机功率与水源热泵COP呈反比,排烟温度与水源热泵COP呈正比;在夹点温差为10℃的条件下,夹点温度为57℃,对应的冷流体温度为52℃、热流体温度为62℃;夹点分析优化后的公用工程加热量为1245kW,公用工程冷却量为1640kW,与优化前的分布式能源系统相比,分别降幅21.20%、19.72%。 展开更多
关键词 分布式能源 换热网络 节能 夹点温度 公用工程
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某天然气处理厂乙烷回收装置换热网络优化研究
7
作者 陈浦 朱友庄 +2 位作者 黄靖珊 李浩玉 杨铜林 《油气田地面工程》 2024年第10期27-35,共9页
目前国内运行的乙烷回收装置很少进行换热网络分析,导致乙烷回收系统中能量未综合回收利用。为了乙烷回收装置能够得到有效综合利用,针对某天然气处理厂乙烷回收装置进行换热网络优化分析,发现该乙烷回收装置换热网络跨夹点换热较多,流... 目前国内运行的乙烷回收装置很少进行换热网络分析,导致乙烷回收系统中能量未综合回收利用。为了乙烷回收装置能够得到有效综合利用,针对某天然气处理厂乙烷回收装置进行换热网络优化分析,发现该乙烷回收装置换热网络跨夹点换热较多,流程有较大的优化空间。对乙烷回收流程中脱乙烷塔顶回流方式、脱甲烷塔底重沸器热源、脱丙丁烷塔塔底换热方式进行改进,并用Aspen Energy Analyzer软件进行模拟分析,发现整个流程跨夹点换热量减小,能耗降低11.2%,改进后乙烷回收装置较原乙烷回收装置功率降低了3393 kW。将乙烷回收装置脱丙丁烷塔进料与稳定轻烃换热,增设换热器,稳定轻烃物流通过与脱丙丁烷塔进料物流换热回收热量以后进入脱丙丁烷塔中部,使脱丙丁烷塔底重沸器热负荷降低了313 kW,循环水量减少29.09 m^(3)/h。 展开更多
关键词 乙烷回收 流程优化 换热网络 能耗 公用工程
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1,4-丁二醇生产工艺及其换热网络优化
8
作者 张悦 郝家悦 +3 位作者 胡泽汇 邓陈陈 穆罕穆德·亚新 李书珍 《应用技术学报》 2024年第4期402-409,共8页
针对混合C_(5)原料联产顺酐和苯酐的1,4-丁二醇生产工艺存在能耗高的缺陷,通过对生产工艺的模拟,并采用夹点技术,分析和优化了1,4-丁二醇生产工艺的能耗,并进一步对换热网络进行集成和优化,达到了节能效果。研究结果表明:节省热公用工程... 针对混合C_(5)原料联产顺酐和苯酐的1,4-丁二醇生产工艺存在能耗高的缺陷,通过对生产工艺的模拟,并采用夹点技术,分析和优化了1,4-丁二醇生产工艺的能耗,并进一步对换热网络进行集成和优化,达到了节能效果。研究结果表明:节省热公用工程10239.3 kW和冷公用工程21683.2 kW,换热单元数由原来44个减少为32个,降低了设备成本。 展开更多
关键词 1 4-丁二醇 能量集成 换热网络
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8万t/a戊烷工艺换热网络优化设计
9
作者 李鹏飞 刘吉波 +2 位作者 章平毅 毛海舫 靳苗苗 《应用技术学报》 2024年第2期160-166,共7页
针对80 000 t/a戊烷工艺,采用Aspen Plus软件对生产工艺能耗进行分析。采用热泵精馏对工艺流程进行节能设计,并进一步利用夹点技术对换热网络进行集成和优化。优化结果表明:优化后换热网络共回收热量8 509 kW,热公用工程节省54.9%,冷公... 针对80 000 t/a戊烷工艺,采用Aspen Plus软件对生产工艺能耗进行分析。采用热泵精馏对工艺流程进行节能设计,并进一步利用夹点技术对换热网络进行集成和优化。优化结果表明:优化后换热网络共回收热量8 509 kW,热公用工程节省54.9%,冷公用工程节省70.6%。同时减少了约67.5%的工艺换热面积,优化后总费用下降约35.2%。 展开更多
关键词 戊烷工艺 换热网络 热泵精馏
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三甘醇脱水装置换热网络夹点技术分析 被引量:14
10
作者 李奇 姬忠礼 +1 位作者 张德元 詹钊 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期104-106,共3页
三甘醇(TEG)脱水工艺是目前国内外天然气净化中应用最广泛的脱水工艺。为有效降低装置能耗,应用夹点技术对TEG脱水装置的换热网络进行了优化分析,运用HYSYS流程模拟软件模拟TEG脱水流程,并从模拟工艺数据中提取参与换热的冷、热物流物... 三甘醇(TEG)脱水工艺是目前国内外天然气净化中应用最广泛的脱水工艺。为有效降低装置能耗,应用夹点技术对TEG脱水装置的换热网络进行了优化分析,运用HYSYS流程模拟软件模拟TEG脱水流程,并从模拟工艺数据中提取参与换热的冷、热物流物性数据,应用温—焓图、栅格图和问题表格法等夹点分析技术对TEG脱水流程的换热网络进行分析,找到装置用能的"瓶颈"——冷、热物流传热温差过大,阻碍热量进一步回收。综合分析温—焓图和TEG再生工艺,发现通过提高富TEG溶液换热后温度,可以降低物流传热温差,增加热量回收。对比优化前后天然气TEG脱水装置的工艺流程,HYSYS模拟所得能耗数据表明优化后脱水装置TEG再生器加热负荷降低了39.40%,问题表格法计算优化后贫TEG溶液冷却量减少了156.20kW。 展开更多
关键词 天然气净化 TEG脱水 夹点分析 换热网络 HYSYS模拟 能耗
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人工智能与数学规划的集成用于换热网络最优合成设计的研究 被引量:12
11
作者 李志红 华贲 +1 位作者 尹清华 何耀华 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 1998年第9期660-668,共9页
用人工智能与数学规划的集成方法,对换热网络进行同步最优合成设计,建立了换热网络结构和匹配单元同时优化的数学模型,并提出运用分解协调法求解该模型。该方法不仅能自动地合成换热网络的最优流程结构,而且能同时满足网络的各种工... 用人工智能与数学规划的集成方法,对换热网络进行同步最优合成设计,建立了换热网络结构和匹配单元同时优化的数学模型,并提出运用分解协调法求解该模型。该方法不仅能自动地合成换热网络的最优流程结构,而且能同时满足网络的各种工艺限制条件。通过某个换热网络的最优合成设计,说明本方法的有效性和应用前景。 展开更多
关键词 人工智能 数学规划 换热网络 最优合成设计
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有分流换热网络同步综合 被引量:14
12
作者 霍兆义 尹洪超 赵亮 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期45-50,共6页
提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流... 提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流并联结构和无分流串级结构.该模型的求解采用双层优化策略,外层利用遗传算法生成换热网络结构;内层利用粒子群算法优化物流分流比和换热器热负荷.采用两个典型算例和一个大规模换热网络综合问题对该方法的有效性进行了验证. 展开更多
关键词 有分流 换热网络 同步综合 分级超结构 混合整数非线性规划
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换热网络节能潜力分析评价 被引量:9
13
作者 辜乌根 梁颖宗 +1 位作者 张冰剑 陈清林 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期91-96,共6页
基于夹点技术,本研究通过分析实际热公用工程用量和最小热公用工程用量之间的相互关系,将实际热公用工程与最小热公用工程的差值作为换热网络优化改造的节能量,探讨提出将换热网络节能量与夹点区间热物流热量的比值作为节能潜力指标,用... 基于夹点技术,本研究通过分析实际热公用工程用量和最小热公用工程用量之间的相互关系,将实际热公用工程与最小热公用工程的差值作为换热网络优化改造的节能量,探讨提出将换热网络节能量与夹点区间热物流热量的比值作为节能潜力指标,用于评价换热网络改造的节能难度,并研究该指标在不同工艺装置热集成上的应用。以延迟焦化装置和喷气燃料加氢装置为案例,对其进行换热网络热集成改造,改造后增加热量回收4 537kW,节能效果显著。 展开更多
关键词 换热网络 节能 热集成 夹点技术
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夹点理论及其在换热网络中的应用 被引量:19
14
作者 王利文 陈保东 +1 位作者 王利权 王平仪 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2005年第2期54-58,62,共6页
 换热网络优化综合目前主要有3种方法:试探法,夹点技术,数学规划法。但在实际应用中,夹点技术证明有效并已取得显著经济效益。给出了夹点技术中几个关键问题的求解方法以及如何准确快捷的找出换热网络中的夹点。应用这些方法可以有效...  换热网络优化综合目前主要有3种方法:试探法,夹点技术,数学规划法。但在实际应用中,夹点技术证明有效并已取得显著经济效益。给出了夹点技术中几个关键问题的求解方法以及如何准确快捷的找出换热网络中的夹点。应用这些方法可以有效的进行换热网络的最优设计,做到最大限度的利用能量。针对生产和实践中遇到的特殊情况给出了解决办法,并用一个具体实例说明改造后的传热效果。在分析了夹点技术的理论基础和热力学原理的基础上,提出了夹点技术的理论局限性,及其相关的原因及克服办法。 展开更多
关键词 夹点 换热网络 面积目标 催化裂化
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换热网络布局问题的不动点集性质及计算 被引量:12
15
作者 张军 金明爱 冯恩民 《运筹与管理》 CSCD 2001年第3期89-92,共4页
本文应用图论 ,有限群对图的作用 ,轨道等讨论了一类不动点集的性质 。
关键词 换热网络 布局 不动点 换热
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利用夹点技术优化设计换热网络 被引量:10
16
作者 王瑞 付峰 +1 位作者 高晓明 尹梦龙 《节能技术》 CAS 2009年第2期149-153,共5页
本文主要介绍了利用夹点技术设计换热网络的原则及需要注意的问题,并利用夹点技术对延安某炼油厂300万t/年常压蒸馏装置换热网络进行优化设计,使其物流能流合理地匹配,从而达到减少换热单元数目的目的。经过优化设计后,与原有的换热网... 本文主要介绍了利用夹点技术设计换热网络的原则及需要注意的问题,并利用夹点技术对延安某炼油厂300万t/年常压蒸馏装置换热网络进行优化设计,使其物流能流合理地匹配,从而达到减少换热单元数目的目的。经过优化设计后,与原有的换热网络相比,换热网络的换热设备数目减少5个,使设备数目达到最优化,从而节省了设备的投资。 展开更多
关键词 夹点技术 换热网络 优化设计 换热单元
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换热网络非等温混合多目标同步最优综合 被引量:5
17
作者 尹洪超 袁一 +1 位作者 王晓云 施光燕 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期639-643,共5页
提出了一个非等温混合同步最优综合的混合整数非线性规划改进模型,可对公用工程费用、换热面积、换热设备台数以及流股的匹配选择进行多目标同时优化,且模型本身不依赖于夹点技术及其网络温差。由于采用了新算法,消除了流股分流时的... 提出了一个非等温混合同步最优综合的混合整数非线性规划改进模型,可对公用工程费用、换热面积、换热设备台数以及流股的匹配选择进行多目标同时优化,且模型本身不依赖于夹点技术及其网络温差。由于采用了新算法,消除了流股分流时的等温混合线性化假设,只需求解一次混合整数非线性规划问题就可得到包括分流情况在内的最优网络结果。 展开更多
关键词 换热网络 多目标同步优化 换热 化工设备
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夹点理论及其在换热网络中的优化分析 被引量:12
18
作者 刘智勇 李志伟 霍磊 《节能技术》 CAS 2012年第3期273-277,285,共6页
本文主要介绍了利用夹点技术设计换热网络的原则及需要注意的问题,并利用夹点技术对乙烯生产原有换热网络进行夹点分析,研究换热网络利用的瓶颈,找出换热网络不合理的环节和原因。经优化改造后新增4台换热设备,新增设备及改装费用约2 90... 本文主要介绍了利用夹点技术设计换热网络的原则及需要注意的问题,并利用夹点技术对乙烯生产原有换热网络进行夹点分析,研究换热网络利用的瓶颈,找出换热网络不合理的环节和原因。经优化改造后新增4台换热设备,新增设备及改装费用约2 900万元,但每年节约公用工程费用2 949万元,回收期为一年,故改造合理,节能明显。 展开更多
关键词 夹点技术 换热网络 乙烯 节能
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基于加减原理的原油蒸馏装置换热网络优化策略 被引量:6
19
作者 辜乌根 张冰剑 +1 位作者 梁颖宗 陈清林 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期82-87,共6页
根据原油蒸馏装置的冷、热物流特点,借助夹点技术将换热网络冷、热物流划分为夹点上方热物流、夹点上方冷物流、夹点下方热物流和夹点下方冷物流4个部分,分析换热网络冷物流股数少于热物流股数以及夹点上方热物流热量不足而夹点下方热... 根据原油蒸馏装置的冷、热物流特点,借助夹点技术将换热网络冷、热物流划分为夹点上方热物流、夹点上方冷物流、夹点下方热物流和夹点下方冷物流4个部分,分析换热网络冷物流股数少于热物流股数以及夹点上方热物流热量不足而夹点下方热物流热量过剩的瓶颈,探讨基于加减原理的换热网络优化策略。案例研究结果表明,对国内某5Mt/a原油蒸馏装置换热网络进行优化改造,原油换热终温提高了33℃,装置综合能耗下降了26MJ/t,节能效果显著。 展开更多
关键词 换热网络 加减原理 原油蒸馏装置 优化
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基于遗传模拟退火算法的带约束换热网络综合问题 被引量:9
20
作者 方海鹏 王其冬 +2 位作者 冯恩民 俞红梅 姚平经 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期24-26,共3页
对大规模换热网络综合 NP-困难问题 ,构造一新模型 ,并证明了新模型与原问题的等价性 .由于新模型不仅能计算出优化变量所在的可行域 ,避免了传统遗传算法应用惩罚函数的方法处理约束条件时产生的大量不可行解的缺陷 ,而且新模型中的优... 对大规模换热网络综合 NP-困难问题 ,构造一新模型 ,并证明了新模型与原问题的等价性 .由于新模型不仅能计算出优化变量所在的可行域 ,避免了传统遗传算法应用惩罚函数的方法处理约束条件时产生的大量不可行解的缺陷 ,而且新模型中的优化变量数成倍减少 。 展开更多
关键词 遗传算法 优化 换热网络综合 退火算法
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