集成分区耦合策略的物理信息神经网络模拟共轭传热过程研究 被引量：4

1

作者 陆至彬 李依梦 +3 位作者 何畅 张冰剑 陈清林 潘明 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期5483-5493,共11页

物理信息神经网络(PINN)通过对偏微分方程组进行数学编码,实现了内嵌物理知识的深度学习,已成功地应用于流体力学和传热领域。但是,由于固体导热和流体传热间强耦合关联,通用的PINN难以有效求解上述领域内普遍存在的共轭传热问题。作为... 物理信息神经网络(PINN)通过对偏微分方程组进行数学编码,实现了内嵌物理知识的深度学习,已成功地应用于流体力学和传热领域。但是,由于固体导热和流体传热间强耦合关联,通用的PINN难以有效求解上述领域内普遍存在的共轭传热问题。作为应用较为广泛的分区耦合策略,传热系数正向温度反向法可通过分别独立求解流体域和固体域来灵活处理界面处的复杂耦合关系。本工作基于真实物性体系,利用传热系数正向温度反向法构建分区耦合PINN建模策略。以共轭传热二维和三维模型为例,将分区耦合PINN预测的多物理场结果与常规的CFD软件模拟结果进行对比,结果显示二维模型和三维模型的固体温度最大绝对误差分别为0.19 K和2.12 K,表明了分区耦合PINN策略处理真实物性下共轭传热建模问题的有效性。 展开更多

关键词 物理信息神经网络 偏微分方程 分区耦合 共轭传热 传热系数正向温度反向法

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考虑原油采购选择的混炼加工优化

2

作者 董丰莲 李鹏 +3 位作者 魏志伟 孙鑫 徐赫锴 何畅 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4648-4656,共9页

目前,原油采购和混炼加工方案多采用人工经验或数学规划方法进行决策,存在求解时间过长以及无法统筹考虑全局性等问题。针对炼化场景下的典型混炼工艺和原油采购要求,结合“P模型”的概念建立了混合整数非线性模型,并根据整数变量的特... 目前,原油采购和混炼加工方案多采用人工经验或数学规划方法进行决策,存在求解时间过长以及无法统筹考虑全局性等问题。针对炼化场景下的典型混炼工艺和原油采购要求,结合“P模型”的概念建立了混合整数非线性模型,并根据整数变量的特性设计了基于p范数和内点法的迭代求解算法。结果表明,在10种原油、54种物性、58套加工装置的优化背景下,与商用求解器优化结果相比,采用以上方法可以在短时间内找到一个经济效益更好的原油采购加工方案并且在多个算例下均展现出了更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 优化 算法 石油 混炼 双线性 内点法 范数平滑

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润滑油糠醛精制过程液液平衡及物性估算方法 被引量：3

3

作者 何昌春 汪勤 +3 位作者 雷杨 刘雪刚 张冰剑 陈清林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期761-767,共7页

提出了一套采用虚拟组分法来估算润滑油糠醛精制过程中的物理性质和液液平衡的方法。虚拟组分的物性参数由物性实验数据拟合得到,这些参数可满意描述润滑油及其分离物的密度、比重、折光率及含硫量,且可推广应用到其它平均沸点下的润滑... 提出了一套采用虚拟组分法来估算润滑油糠醛精制过程中的物理性质和液液平衡的方法。虚拟组分的物性参数由物性实验数据拟合得到,这些参数可满意描述润滑油及其分离物的密度、比重、折光率及含硫量,且可推广应用到其它平均沸点下的润滑油。利用物性估算得到虚拟组分的分子量,液液平衡数据的质量分数可转化为摩尔分数,进而可用NRTL活度系数模型回归计算,最终可应用于工业实际中的润滑油糠醛精制抽提塔的模拟。该估算方法与文献结果相比,在关联的结果上具有一定优势,对于密度、比重和折光率而言,该估算方法得到平均绝对偏差均小于文献偏差的0.5倍,而对于预测结果,两种方法的偏差基本相当。另外,按此方法估算得到的虚拟组分性质更加合理可信,可为模拟工作提供可靠的基础数据。 展开更多

关键词 润滑油 糠醛 液液平衡 NRTL 虚拟组分

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环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化 被引量：6

4

作者 汪勤 张冰剑 +2 位作者 何畅 何昌春 陈清林 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1969-1976,共8页

以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础,对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物... 以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础,对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合,补充修正了缺失的模型参数,并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响。结果表明:当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa,溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时,贫溶剂最佳温度为100℃,原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板;溶剂回收塔最佳回流比为0.33;最佳进料位置为第6块塔板,汽提水量为2853 kg·h^(-1)。优化后,装置最小热公用工程由1.158 GJ·t^(-1)下降至0.802 GJ·t^(-1),节能效果显著。 展开更多

关键词 萃取精馏 热力学 芳烃 计算机模拟 过程系统 优化

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基于物理信息神经网络的传热过程物理场代理模型的构建 被引量：28

5

作者 陆至彬 瞿景辉 +3 位作者 刘桦 何畅 张冰剑 陈清林 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1496-1503,共8页

物理信息的神经网络(PINN)通过构建结构化的深度神经网络体系,可以有效地耦合基于物理定律的非线性偏微分方程组(如Navier-Stokes方程),能够在较少量的边界数据条件下解决监督学习问题。但是,PINN训练效果与边界条件的设置方式密切相关... 物理信息的神经网络(PINN)通过构建结构化的深度神经网络体系,可以有效地耦合基于物理定律的非线性偏微分方程组(如Navier-Stokes方程),能够在较少量的边界数据条件下解决监督学习问题。但是,PINN训练效果与边界条件的设置方式密切相关。本工作以具有内热源的二维稳态导热方程和平板间二维稳态对流传热方程为案例,基于软边界和硬边界两种设定方法构建PINN。将训练所得到的代理模型预测温度场输出,并将其与软件模拟结果进行验证分析,结果表明硬边界PINN代理模型预测能力较优。 展开更多

关键词 神经网络 物理定律 非线性偏微分方程组 边界设置 代理模型 传热 预测

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催化裂化分馏与换热过程模拟及综合优化 被引量：9

6

作者 郭伟新 彭敏仪 +3 位作者 管尤亮 陆航宇 张冰剑 陈清林 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期736-745,共10页

以国内某设计规模为240×10~4 t/a催化裂化(FCC)装置为背景,采用流程模拟系统Aspen Plus建立催化裂化反应油气分馏过程模拟模型;采用夹点分析和[火用]分析方法对FCC装置的分馏及换热过程用能进行分析评价,找出过程用能瓶颈,对分馏... 以国内某设计规模为240×10~4 t/a催化裂化(FCC)装置为背景,采用流程模拟系统Aspen Plus建立催化裂化反应油气分馏过程模拟模型;采用夹点分析和[火用]分析方法对FCC装置的分馏及换热过程用能进行分析评价,找出过程用能瓶颈,对分馏与换热过程[火用]损失偏大的问题提出相应的节能改进措施。结果表明:通过优化调整主分馏塔回流取热比例,合理提高高温位回流取热量,过程[火用]总量32.71 MW增加到34.03 MW,[火用]效率提高了4.0%;经换热网络优化后,装置多产压力为3.5 MPa的蒸汽流量约13.4 t/h,吸收稳定系统节约压力为1.0 MPa的蒸汽流量约11 t/h,产品油浆高温热量回收0.81 MW,过程低温余热回收增加2.91 MW,换热过程[火用]总量从24.83 MW增加到27.70 MW,过程[火用]效率提高了11.5%。 展开更多

关键词 催化裂化 分馏过程 换热网络 夹点分析 [火用]分析

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反渗透和压力延迟渗透耦合脱盐系统的能效优化研究 被引量：2

7

作者 王沈晗 康仑巍 +3 位作者 张冰剑 陈清林 潘明 何畅 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期617-624,共8页

针对开环和闭环两类结构的反渗透-压力延迟渗透耦合脱盐系统进行了模型构建与系统优化分析。首先,以标准化比能耗为目标函数,构建了开环结构和闭环结构耦合系统的非线性约束优化模型。在优化模型中,引入包括半透膜性能、操作状态及设计... 针对开环和闭环两类结构的反渗透-压力延迟渗透耦合脱盐系统进行了模型构建与系统优化分析。首先,以标准化比能耗为目标函数,构建了开环结构和闭环结构耦合系统的非线性约束优化模型。在优化模型中,引入包括半透膜性能、操作状态及设计变量的无量纲参数组,建立反渗透和压力延迟渗透单元过程的特征方程以简化模型。同时,为了保证比较的公平性,开环结构的总体能耗中额外包含了预处理和后处理能耗。通过求解上述优化模型,系统地比较和分析了无量纲半透膜总面积和水回收率同时变化导致的最优标准化比能耗、膜面积分配和操作压力的变化规律。结果表明,在水回收率处于正常水平(≤0.55)且系统总面积充足(≥0.9)时,闭环结构在节能及减少预处理费用方面比开环结构具有更明显优势。 展开更多

关键词 反渗透 压力延迟渗透 脱盐 优化 模型 标准化比能耗 无量纲参数

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考虑环境参数不确定性的闭式冷却塔随机模拟研究 被引量：2

8

作者 刘桦 朱其萍 +4 位作者 谢晓翠 何畅 张冰剑 潘明 陈清林 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期244-250,共7页

利用随机模拟的方法探讨了地理位置和季节性环境参数的变化对闭式冷却塔热效率的潜在影响.首先,通过试验设计对不确定性随机变量进行量化和表征以确定合理的采样方案.以北京和广州为例,统计了当地各季有代表性的环境温度和相对湿度数据... 利用随机模拟的方法探讨了地理位置和季节性环境参数的变化对闭式冷却塔热效率的潜在影响.首先,通过试验设计对不确定性随机变量进行量化和表征以确定合理的采样方案.以北京和广州为例,统计了当地各季有代表性的环境温度和相对湿度数据,结合核密度估计和皮尔逊积矩相关系数法来计算原始数据的累积概率分布函数以及相关系数矩阵,再利用哈默斯利序列采样将随机变量离散化以确定样本方案.接下来,将生成的样本方案传递到闭式冷却塔的过程模型中,使用COMSOL软件实现对其热质传递过程的三维严格模拟,并得到采样空间内的热效率概率分布模型.随机模拟结果显示,使用现有确定性设计方法有较大概率导致闭式冷却塔处于设计不足的状态,不同城市间环境参数不确定性的差异会对闭式冷却塔热效率概率分布有较大影响,这表明需要对闭式冷却塔进行详细的柔性设计. 展开更多

关键词 闭式冷却塔 随机模拟 不确定性 采样方案 CFD模型

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基于代理模型的含盐废水多级纳滤系统的过程优化设计 被引量：2

9

作者 陆至彬 谢星 +3 位作者 鲁思达 何畅 张冰剑 陈清林 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1400-1408,F0002,共10页

基于道南细孔-介电DSPM-DE模型,开展了工业含盐废水多级纳滤分离系统的代理模型构建与优化研究。首先,利用高维模型表征的数学建模方法,构建与原有纳滤理论模型有高拟合度的高精度代理模型。基于此代理模型,进一步构建膜法分盐工艺中的... 基于道南细孔-介电DSPM-DE模型,开展了工业含盐废水多级纳滤分离系统的代理模型构建与优化研究。首先,利用高维模型表征的数学建模方法,构建与原有纳滤理论模型有高拟合度的高精度代理模型。基于此代理模型,进一步构建膜法分盐工艺中的多级纳滤分离的数学优化模型,并以分离单位质量NaCl的比能耗为优化目标,讨论在给定设计参数的条件下进料液中[Cl^(−)]/[SO_(4)^(2-)]的变化对不同级数纳滤系统的分盐性能及最优操作条件的影响。优化结果显示,进料[Cl^(−)]/[SO_(4)^(2-)]的增加有利于提高NaCl总回收率和降低分盐比能耗。在相同的纳滤膜投资成本下,双级系统在降低能耗方面更胜一筹,与单级系统相比最高可节能5.84%。 展开更多

关键词 废水 纳滤 分盐 代理模型 比能耗 优化 节能

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基于Aspen Plus模拟的气体多级压缩过程(火用)分析 被引量：1

10

作者 郭伟新 陆航宇 +2 位作者 万向成 张冰剑 陈清林 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期69-74,共6页

以某实际裂解气压缩过程为背景,建立了Aspen Plus流程模拟模型,分析了两种多变压缩过程模拟模型的特点及应用前提。根据热力学原理,对粗裂解气在绝热、等温以及多级压缩增设中间冷却等条件下的压缩过程进行了(火用)分析。结果表明:气体... 以某实际裂解气压缩过程为背景,建立了Aspen Plus流程模拟模型,分析了两种多变压缩过程模拟模型的特点及应用前提。根据热力学原理,对粗裂解气在绝热、等温以及多级压缩增设中间冷却等条件下的压缩过程进行了(火用)分析。结果表明:气体压缩过程中(火用)随压力的上升而增大,而在级间冷却过程中总(火用)则相应下降;压缩级数越多,压缩过程(火用)效率越高,但增幅逐渐平缓。五级压缩过程的实例研究结果表明,过程(火用)增加约2 350kW,过程(火用)效率为62.67%,回收热(火用)潜力为476kW。 展开更多

关键词 模拟 裂解气 多级压缩 热力学 (火用)分析

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水基Al2O3纳米流体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟 被引量：1

11

作者 谢晓翠 刘铭钊 +3 位作者 何畅 张冰剑 潘明 陈清林 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期524-528,587,共6页

对以Al_2O_3纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数(VOF)模型及离散项模型(DPM)作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质... 对以Al_2O_3纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数(VOF)模型及离散项模型(DPM)作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质量分数增加,闭式冷却塔的进口与出口空气含湿量差和单位时间喷淋量均呈现先上升后下降的趋势,在纳米流体质量分数为0.5%时进出口空气含湿量差达到最大值,相比纯水提高了约18.3%;当流体单位时间喷淋量为0.28kg/s时,闭式冷却塔达到最佳热质传递性能。 展开更多

关键词 闭式冷却塔 数值模拟 Al2O3纳米流体 强化传热

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耦合化工过程的废热回收废水脱盐系统的优化 被引量：1

12

作者 陈智超 鲁思达 +4 位作者 谢星 何畅 张冰剑 潘明 陈清林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1474-1481,共8页

为了解决化工过程余热回收和废水反渗透脱盐的问题,提出深度耦合于背景过程的废热回收驱动的废水脱盐系统。利用Duran-Grossmann模型、Peng-Robinson状态方程和质量传递-扩散方程对耦合系统的有机朗肯循环(ORC)驱动的废水反渗透脱盐(RO... 为了解决化工过程余热回收和废水反渗透脱盐的问题,提出深度耦合于背景过程的废热回收驱动的废水脱盐系统。利用Duran-Grossmann模型、Peng-Robinson状态方程和质量传递-扩散方程对耦合系统的有机朗肯循环(ORC)驱动的废水反渗透脱盐(RO)单元进行建模,考察废水进料温度的不确定性对系统最优操作参数的影响。研究结果表明,提出的设计方案能够有效地节省费用和回收废热,在年最低气温、年平均气温、年最高气温3种工况下的单位产水成本分别可降低至0.191、0.129和0.135$×m-3。与同等规模的反渗透装置的单位产水成本(0.3~0.4$×m-3)相比,具有较好的经济性和抵御环境参数不确定性的能力。 展开更多

关键词 背景过程 有机朗肯循环 反渗透 Duran-Grossmann模型 Peng-Robinson状态方程

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气体多级压缩过程?经济分析优化

13

作者 郭伟新 陆航宇 +2 位作者 万向成 张冰剑 陈清林 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期70-74,共5页

以某实际裂解气多级压缩过程为背景,基于Aspen Plus模拟数据,进行压缩过程经济分析。通过分析不同供入价下,压缩级数对压缩过程整体经济性的影响,揭示最佳压缩级数与供入价之间的关系。研究结果表明,供入价越高,压缩级数对多级压缩过程... 以某实际裂解气多级压缩过程为背景,基于Aspen Plus模拟数据,进行压缩过程经济分析。通过分析不同供入价下,压缩级数对压缩过程整体经济性的影响,揭示最佳压缩级数与供入价之间的关系。研究结果表明,供入价越高,压缩级数对多级压缩过程整体经济性的影响越显著,最佳压缩级数随供入价的增大而增大。当供入价为0.31~0.58元/(kW·h)时,三级压缩最优;当供入价为0.59~0.94元/(kW·h)时,四级压缩的总费用最小;当供入价高于0.94元/(kW·h)时,相应的最优压缩级数为五级或五级以上。 展开更多

关键词 裂解气 经济分析 用能优化 多级压缩

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原油常减压蒸馏装置热集成方案分析评价 被引量：2

14

作者 罗世发 王侃 +1 位作者 张冰剑 陈清林 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4810-4816,共7页

根据原油常减压蒸馏装置用能特点,本文利用夹点分析方法对原油常减压蒸馏装置热集成方案进行分析评价,借助提出的热集成有效值评价指数,探讨基于夹点分析的常减压装置热集成优化策略,并研究该指标在夹点之下热集成、跨夹点热集成及夹点... 根据原油常减压蒸馏装置用能特点,本文利用夹点分析方法对原油常减压蒸馏装置热集成方案进行分析评价,借助提出的热集成有效值评价指数,探讨基于夹点分析的常减压装置热集成优化策略,并研究该指标在夹点之下热集成、跨夹点热集成及夹点之上热集成等不同的热集成方案中的应用,所提出方法可用于判断常减压装置热集成方案是否切实有效,能够有效指导炼油企业常减压装置间的热集成。案例研究表明,跨夹点高温热水热集成方案中,热集成有效值仅为7%;夹点之上相同温度,不同热量催化油浆A与催化油浆B热集成方案中,热集成有效值分别为100%与60%,分别降低了装置热公用工程负荷约25%与30%。 展开更多

关键词 原油常减压蒸馏装置 热集成 夹点分析 优化

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考虑波动性约束的原油全产业链生产调度优化模型

15

作者 刘华林 乔跃 +4 位作者 魏志伟 包亚岭 王丽洋 李硕森 何畅 《化工进展》 CSCD 北大核心 2024年第12期6700-6710,共11页

常见的原油产业链生产调度优化模型主要针对产业链中的局部环节,并且模型通常只涉及以综合成本最小为目标的单一目标线性规划。本文对原油全产业链的各个生产环节进行了精确描述,建立了能全面反映系统多目标生产调度的优化模型,并采用了... 常见的原油产业链生产调度优化模型主要针对产业链中的局部环节,并且模型通常只涉及以综合成本最小为目标的单一目标线性规划。本文对原油全产业链的各个生产环节进行了精确描述,建立了能全面反映系统多目标生产调度的优化模型,并采用了ε-constraint方法对该模型进行求解。另外,在传统调度模型中,由于未能准确描述各周期内加工量和运输量的波动性,导致加工波动和运输波动量过大。为了解决这一问题,该模型引入了辅助变量和约束,对波动性因素进行惩罚,从而减少各周期内加工量和运输量的波动性,使得模型求解结果更接近实际调度情况。结果表明,考虑波动性约束的原油产业链生产调度优化模型能够在满足实际调度需求的同时,使综合成本达到一个较为理想的数值。 展开更多

关键词 智能调度 线性规划 加工波动 运输波动 ε约束 多目标优化

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基于物理信息神经网络的甲烷无氧芳构化反应的正反问题 被引量：1

16

作者 李依梦 陈运全 +2 位作者 何畅 张冰剑 陈清林 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4817-4823,共7页

解决化学反应动力学建模的正问题和反问题研究有助于更深地理解反应机理,降低实验成本。本研究以一维填充床甲烷无氧芳构化(MDA)反应为案例,利用物理信息神经网络(PINN)将化学反应机理方程耦合到损失函数中,以此构建动力学建模和参数反... 解决化学反应动力学建模的正问题和反问题研究有助于更深地理解反应机理,降低实验成本。本研究以一维填充床甲烷无氧芳构化(MDA)反应为案例,利用物理信息神经网络(PINN)将化学反应机理方程耦合到损失函数中,以此构建动力学建模和参数反演的求解框架。首先,通过正问题求解确定最佳神经网络超参数方案,结果表明构建的正问题模型在求解MDA反应动力学方程上有良好的预测性能,训练和外推的L2误差分别为0.19%和0.95%。在此基础上,在0、0.1%、0.3%高斯噪声下,利用标签数据反演反应速率常数,训练得到的预测值与真实值相对误差均在0.5%内,体现出了反问题模型在低质量数据下进行未知动力学参数反演的能力。 展开更多

关键词 甲烷无氧芳构化 物理信息神经网络 反应动力学模型 反问题

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基于数据驱动的蒸发器中流体流动沸腾传热性能预测方法

17

作者 韩莎莎 李兴涛 +2 位作者 何畅 张冰剑 陈清林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期636-643,共8页

为了准确预测蒸发器中流体流动沸腾传热性能,基于实验数据驱动,采用机器学习中多层感知器(MLPN)为通用逼近器,粒子群算法(PSO)用于优化网络权重和偏置,建立PSO-MLPN模型预测12种流体流动沸腾传热特性。神经网络输入参数包括管内径、质... 为了准确预测蒸发器中流体流动沸腾传热性能,基于实验数据驱动,采用机器学习中多层感知器(MLPN)为通用逼近器,粒子群算法(PSO)用于优化网络权重和偏置,建立PSO-MLPN模型预测12种流体流动沸腾传热特性。神经网络输入参数包括管内径、质量流密度、热流密度、气相质量分数、液体物性参数组合和其他参数(Martinelli数,摩尔质量和汽化潜热),输出参数为流动沸腾传热系数。网络隐藏层数和神经元数由模型精度和灵敏度分析决定。结果表明,预测值与实验值的平均绝对误差、均方根偏差和决定系数分别为3.74%、10.09%和0.984,其中约90%数据的偏差在±20%以内,与传统经验关联式对比也证明了预测模型的优越性。研究提出的PSO-MLPN模型可为今后两相流传热性能研究提供参考,并可用于实际蒸发器设计优化。 展开更多

关键词 流体 流动沸腾 神经网络 传热系数 蒸发器

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基于塔总组合曲线的内部热耦合精馏塔优化设计方法 被引量：5

18

作者 刘雪刚 何畅 +3 位作者 雷杨 何昌春 张冰剑 陈清林 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1482-1489,共8页

基于塔总组合曲线(CGCC),提出了一种简化内部热耦合精馏塔(HIDiC)结构的图形设计方法。在完成精馏段(或提馏段)单塔段中间换热器优化设置的基础上,结合精馏段与提馏段CGCC的集成图,以HIDiC的可减小过程总?损为目标,确定HIDiC热耦合中间... 基于塔总组合曲线(CGCC),提出了一种简化内部热耦合精馏塔(HIDiC)结构的图形设计方法。在完成精馏段(或提馏段)单塔段中间换热器优化设置的基础上,结合精馏段与提馏段CGCC的集成图,以HIDiC的可减小过程总?损为目标,确定HIDiC热耦合中间换热器的最优设计。以苯乙烯-乙苯HIDiC为例,计算结果表明,设置中间换热器后,HIDiC可减小过程总?损最大值为1.951 MW,HIDiC的冷凝器、再沸器负荷分别下降63.6%和68.4%;热耦合中间换热器分别设置于精馏段第2、12、和38块塔板,提馏段第20、28和36块塔板,热负荷依次为0.841、1.496和2.053 MW。 展开更多

关键词 热耦合精馏塔 塔总组合曲线 热力学 [火用]分析 优化

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考虑塔压变量优化的精馏塔间热集成 被引量：1

19

作者 雷杨 熊高源 +3 位作者 何昌春 颜家保 范宝安 王光辉 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期329-336,共8页

塔压是改变塔内温度分布的关键参数。传统设计一般先固定塔压,然后再搜寻可能的热集成,未考虑精馏与换热过程的同步优化。以塔压为关键耦合变量优化塔间的热集成,首先给出筛选热集成物流的启发式规则,然后借助流程模拟数据建立塔压与待... 塔压是改变塔内温度分布的关键参数。传统设计一般先固定塔压,然后再搜寻可能的热集成,未考虑精馏与换热过程的同步优化。以塔压为关键耦合变量优化塔间的热集成,首先给出筛选热集成物流的启发式规则,然后借助流程模拟数据建立塔压与待选物流温度的约束关系,最后以年度总费用为目标函数建立了考虑塔压参数作为变量的热集成优化模型,并利用GAMS软件求解。以某炼化企业40 kt·a^(-1)干气制乙苯的精馏系统为研究背景,将塔压与物流温度关系线性化。案例研究表明:苯塔和乙苯塔的压力分别为1.5和0.82 MPa时,对应最优的热集成方案,其年度总费用为9310000 CNY·a^(-1),热集成的经济效益约为39890000 CNY·a^(-1)。本研究揭示了塔压作为耦合变量对热集成的影响及作用机制,即塔压越高并非热集成效果越好,应考虑热集成系统中不同换热过程的相互影响和制约。 展开更多

关键词 耦合变量 热集成 集成模型 塔压 换热网络

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考虑热力学目标的进料分流预热精馏塔分析优化 被引量：1

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作者 刘雪刚 何畅 +4 位作者 张民康 何昌春 雷杨 张冰剑 陈清林 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1612-1618,共7页

系统地提出了一种进料分流预热精馏塔的节能优化与水力学校核优化方案。基于热力学工具固定精馏线-提馏线,可定量计算精馏塔获得100%理想预热效率(精馏塔再沸器负荷的减小量与进料预热量之比)时的操作参数,并利用气液分布曲线来确定效... 系统地提出了一种进料分流预热精馏塔的节能优化与水力学校核优化方案。基于热力学工具固定精馏线-提馏线,可定量计算精馏塔获得100%理想预热效率(精馏塔再沸器负荷的减小量与进料预热量之比)时的操作参数,并利用气液分布曲线来确定效率最低的塔板;同时,基于C++和MATLAB中的GUIDE,进一步开发了具有可视化窗口的水力学验算软件,对效率最低的塔板进行水力学分析。以石油化工行业中稳定塔(简化为正丁烷-正己烷塔)为例,热力学研究结果表明,当预热量、分流率及进料位置分别设为1000MJ/h、0.7与9/20时,稳定塔可获得100%的理想预热效率;水力学核算发现,适当设置塔板结构可保证精馏塔在正常操作下实现节能的目的。本研究对实际精馏塔节能改造具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 热力学 固定精馏-提馏线 石油 水力学核算 优化

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