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用水网络优化设计的研究

水资源短缺是人类面临的重大问题。节约用水,提高水资源的利用效率,是解决水资源短缺问题的重要一环。一个企业或社区所有用水过程的集合构成一个用水网络,它也是一个质量交换网络。对于这样的网络,如何合理安排用水过程,即如何优化用水网络的设计以节约新鲜水用量,是非常有意义的课题。近十几年来有许多学者对此开展了认真的研究,提出了许多有价值的观点和方法,如夹点分析法和超结构法等。然而,由于问题本身的复杂性,加上对于用水网络优化本身认识尚存差异,所提的方法要么仅适用于比较简单的问题(如夹点分析法),要么对复杂问题求解困难(如超结构法)。作者在夹点分析法和已有超结构法有关理论成果的基础上,从分析各类用水网络的特性入手,以数学规划为工具,对用水网络的最小新鲜水量问题,最优设计问题进行了系统而深入的研究,发展了一套比较完善的方法。主要内容有以下几点:1、依次研究了单组分再利用、再生循环以及再生再利用过程的最小用水量问题。提出了确定用水过程最小用水量的  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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化工过程用水网络设计与优化

伴随着经济的高速发展,我国的水资源逐年匮乏而环境问题日趋严重。化工过程工业是水资源消耗的大户同时也是产生废水的主要来源,化工过程工业中用水网络的合理与否直接决定着企业用水成本和对环境污染程度的高低。因此,化工过程用水网络设计与优化具有十分重要的意义和价值。自上世纪八十年代以来,工业用水网络优化设计问题日益得到重视。本文综述了近年来国内外对用水网络的研究现状和理论进展,分析了质量交换网络综合应用于用水网络设计的方法,发现了目前研究工作中存在的不足,并主要作了以下几方面的工作:首先,研究分析了目前最常用的三类用水网络优化设计的基本方法:源阱图法、水夹点法和数学规划法。介绍了将源阱曲线组合成为水夹点图的方法和步骤,建立了一个通用的用水网络超结构模型。对同一个实例分别绘出了源阱图和水夹点图,并进行求解,二者所得结果完全一致。研究发现,三种方法各有优势和不足,若能用源阱图和水夹点图指导数学规划,将有助于数学规划法得到更好的计算结果。其次,...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
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单杂质间歇过程用水网络优化

水资源短缺是人类面临的重大问题。节约用水,提高水资源的利用效率,是解决水资源问题的重要一环。一个企业或社区所有用水过程的集合构成一个用水网络,它也是一个质量交换网络。对于这样的网络,如何合理安排用水过程,即如何优化用水网络的设计以节约新鲜水用量,是非常有意义的课题。近十几年来有许多学者对此开展了认真的研究,提出了许多有价值的观点和方法,如夹点分析法和超结构法等,这些方法大多适用于连续过程。对于间歇化工过程,由于其自身的复杂性,这方面的研究较少。作者在夹点分析法和已有的超结构法有关理论成果的基础上,从分析各类用水网络的特性入手,以数学规划为工具,研究了单杂质间歇化工工程再利用过程的最小新鲜水量问题。主要内容有以下几点:1、提出了确定间歇过程最小新鲜水量的线性规划法。通过在间歇过程的每一个单元操作后都接一个储罐的方法,来消除时间对于再利用的限制。建立超结构,利用一定的规则对超结构进行简化,同时列出数学模型,利用GAMS对数学模型进行...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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具有能量集成的用水网络优化设计方法研究

水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素,并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟,已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚,但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络,由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重,水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道,并且现有的研究方法仅限于单杂质系统,能量集成仅局限于水网络内,同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化。在这种背景下,本论文对多杂质系统具有能量集成的用水网络的优化设计进行了大胆的尝试。在全面分析水网络集成和能量集成的研究现状和发展趋势基础上,对其过程集成方法进行了详细、深入的研究,以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有:对于过程工业中用水和用能同时最小化的多目标优化问题,本文采用目标分层法的思想进行优化,即...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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考虑能量集成与柔性的用水网络设计方法研究

水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素,并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟,已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚,但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络,由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重,水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道,并且现有的研究方法仅限于单杂质系统,能量集成仅局限于水网络内,同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化;并且在水网络的设计中没有考虑柔性分析,不一定能够保证水网络结构的稳定性。在这种背景下,本论文对多杂质系统考虑能量集成和柔性的用水网络的优化设计进行了尝试。在全面分析水网络集成和能量集成以及过程工业柔性分析的研究现状和发展趋势基础上,对其过程集成方法进行了深入的研究,以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有:(...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
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过程工业用水最小化问题的研究

随着水资源的日趋紧张及废水对环境的污染问题日益严峻,尽可能地减少新鲜水用量和废水排放已成为人们的关注焦点。过程工业是用水大户和废水排放大户。用系统集成的方法对其进行用水最小化研究已成为当前的研究热点。针对过程工业中连续过程和间歇过程的特点,本文分别对其用水网络进行了研究。在对连续过程的研究中,对连续过程用水操作进行了描述,提出纯水过剩/不足额的概念,对其意义进行了分析,将其引入到水级联分析法中,提出完整的用水级联分析法确定用水目标的具体步骤。用水级联分析法来确定最小用水目标,结合纯度一流率图,运用水源确定规则和水量分配公式和原则确定过程的水源和流率分配,使用水网络得以最优化。对包含传质过程和非传质过程的单夹点问题、多夹点问题和再生回用问题进行了研究。在对间歇过程的研究中,对间歇过程用水操作进行了描述。沿用了纯水过剩/不足额的概念,针对间歇过程与时间关联的特殊性,提出纯水过剩/不足额的数学表达式。在存在储罐的情况下,统计整个时间范...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>