都健教授課題組研究成果登上《Industrial & Engineering Chemistry Reserach》期刊封面
都健教授課題組研究成果登上《Industrial & Engineering Chemistry Reserach》期刊封面
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4月17日，化學(xué)工程領(lǐng)域TOP期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》以封面論文形式發(fā)表了大連理工大學(xué)化工學(xué)院都健教授課題組在動(dòng)態(tài)柔性換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合研究方向取得的突破性進(jìn)展（2019年58卷15期, 6026-6041頁）。該成果耦合了動(dòng)態(tài)柔性分析與換熱器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜合，提出基于優(yōu)化理論的方法以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)柔性換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合。
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穩(wěn)態(tài)柔性分析與綜合通常采用的策略是對換熱器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行過度設(shè)計(jì)。而擾動(dòng)存在情況下，整段時(shí)間內(nèi)均能保證換熱器網(wǎng)絡(luò)的操作可行性是必不可少的。論文深入探索換熱器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)柔性和年度總費(fèi)用間權(quán)衡，提出動(dòng)態(tài)柔性綜合方法。其關(guān)鍵是松弛流股出口溫度，使換熱器網(wǎng)絡(luò)能夠容納隨機(jī)擾動(dòng)和時(shí)變擾動(dòng)，同時(shí)確保其能量高度集成。
首先，研究擾動(dòng)的隨機(jī)特性以及時(shí)間依賴性，建立了多擾動(dòng)場景。在此基礎(chǔ)上，對初始換熱器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)柔性分析，以流股出口溫度偏差最大為目標(biāo)函數(shù)辨識(shí)得到廣義臨界操作點(diǎn)（圖1），從而指出該換熱器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)柔性瓶頸。然后引入滾動(dòng)優(yōu)化策略（圖2），以及含有旁路的無分流分級(jí)超結(jié)構(gòu)，在每個(gè)瓶頸處進(jìn)行換熱器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜合，從而保證所得換熱器網(wǎng)絡(luò)具備容納多擾動(dòng)的能力以及優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性能。
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??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖1 |
圖2 |
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論文第一作者為博士生顧偲雯，都健教授為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.21576036、No.21776035）支持。都健教授課題組在過程系統(tǒng)分析與建模、化工過程能量集成、功網(wǎng)絡(luò)集成、水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、柔性換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合與先進(jìn)控制集成、間歇過程熱量和質(zhì)量集成、化工園區(qū)等復(fù)雜系統(tǒng)的耦合集成及優(yōu)化算法、化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)等研究中取得了豐富的研究成果并獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。?
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論文鏈接：
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.iecr.8b04121
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