合理有效地组织热物流和冷物流之间的热交换是提高整个工艺设备装置经济性的重要方面。换热器网络研究的主要任务是从系统的观点分析换热器之间的拓扑结构,冷热物流间的匹配和换热器运行参数对系统能源消耗量和系统总体经济性的影响,确定换热器网络综合的最优策略。本论文以物流的传热温差贡献值取代以往方法中的夹点温差确定夹点位置和公用工程负荷,并应用遗传/模拟退火算法优化物流的传热温差贡献值,得到接近全局最优的网络结构。 分析实际过程工业中物流传热温差贡献值的影响因素,确定物流传热温差贡献值的经验计算公式。传热温差贡献值体现了物流传热能力的差别,将各物流的实际温度“当量”成具有相同表面传热系数、采用相同设备材料和换热器型号的虚拟温度。根据虚拟温度确定物流在T-H图中的位置,能够更合理的分配系统中的不同温位能量,调节网络温差分布。 基于物流的虚拟温度,应用问题表格法确定系统的夹点位置以及公用工程负荷,构建组合曲线并划分焓区间。在每个焓区间内尽可能地实现物流间垂直匹配换热,得到接近最小热力学换热面积的网络结构。对于存在门槛温度或者多个夹点的过程系统,分析其组合曲线的特征,并给出处理方案。针对综合结果中存在单个多流股换热器换热面积过大或者物流分支数过多的情况,物流匹配选择过程中加入了对单个多流股换热器换热面积和流股分支数的约束,使得计算结果更接近于工程实际。 在物流传热温差贡献值的可行性区间内,随机产生初始值,应用NLP数学模型优化物流的传热温差贡献值,实现投资费用和操作费用的同步优化。该模型取消了0-1变量,避免了超结构,同时大大地减少了连续变量的数目。采用遗传/模拟退火算法求解模型,应用OGX算子保留父代良好信息,EC算子保持个体多样性,并引入并行遗传算法的思想,将种群分成几个子种群分别独立进化,以提高遗传算法的搜索能力和计算效率。成功地将遗传/模拟退火算法和基于虚拟温度在T-H图上的物流匹配方法结合起来综合多流股换热器网络,得到同时含有双流股换热器和多流股换热器的串联结构。