基于DE算法的可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其在合成革干燥中的應(yīng)用研究.pdf

1、當(dāng)前，合成革工業(yè)作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下面臨著競爭加劇、利潤降低的問題，如何節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本是企業(yè)亟待解決的問題。干燥過程作為合成革生產(chǎn)中能耗最大的環(huán)節(jié)是節(jié)能降耗的重點。使用可調(diào)熱泵供熱系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)可以有效地降低干燥過程中的能耗，而可調(diào)熱泵作為供熱系統(tǒng)的核心設(shè)備，其設(shè)計過程多采用經(jīng)驗法，導(dǎo)致設(shè)計出來的可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)不盡合理，性能不夠優(yōu)越，且設(shè)計過程繁瑣。此外，作為合成革典型的生產(chǎn)工藝-干法工藝，其干燥過

2、程表現(xiàn)出的溫度梯度小、干燥要求高的特點，要求可調(diào)熱泵需具備更好的性能。所以無論是從自身設(shè)計過程還是在合成革中的應(yīng)用都要求對可調(diào)熱泵進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高其性能。本文在陜西省重點科技創(chuàng)新團隊計劃項目-輕化工過程節(jié)能環(huán)保關(guān)鍵設(shè)備及控制工程創(chuàng)新團隊（2014KCT-15）的資助下，利用差分進化（DE）算法對可調(diào)熱泵進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并利用計算流體力學(xué)（CFD）軟件驗證優(yōu)化結(jié)果。最后以合成革熱電聯(lián)產(chǎn)工業(yè)園區(qū)建設(shè)為契機，將優(yōu)化后的可調(diào)熱泵用于合成革干法工

3、藝的干燥過程，采用了可調(diào)熱泵供熱系統(tǒng)并設(shè)計了相應(yīng)的控制系統(tǒng)，以達(dá)到合成革生產(chǎn)節(jié)能降耗的目的。論文的主要研究內(nèi)容可總結(jié)為如下4個方面：
　　（1）可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能指標(biāo)關(guān)系的建立
　　通過對可調(diào)熱泵工作機理的研究，探索可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)參數(shù)和其性能指標(biāo)之間的關(guān)系，建立以可調(diào)熱泵的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量，性能指標(biāo)最佳為目標(biāo)的優(yōu)化模型。在此基礎(chǔ)上，給出對可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)起決定作用的相似幾何參數(shù)的計算模型。
　?。?）基于DE算法的可調(diào)

4、熱泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化
　　研究DE算法的基本原理，確定優(yōu)化所需的各種參數(shù)，確定優(yōu)化模型，并在MATLAB中編制DE算法程序進行計算。最后，結(jié)合優(yōu)化結(jié)果和計算模型得到優(yōu)化后的可調(diào)熱泵結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　?。?）可調(diào)熱泵優(yōu)化結(jié)果的數(shù)值模擬
　　在ANSYS中，建立相應(yīng)的仿真模型，選擇合適的仿真條件對優(yōu)化后的可調(diào)熱泵進行仿真分析，驗證優(yōu)化結(jié)果的合理性。同時分析不同操作模式對可調(diào)熱泵性能的影響，并探索相應(yīng)解決辦法。
　?。?）可調(diào)熱泵

5、供熱系統(tǒng)在合成革干燥中的應(yīng)用
　　將優(yōu)化后的可調(diào)熱泵用于合成革典型的干法工藝干燥中，分析當(dāng)前干燥過程的缺點，給出基于可調(diào)熱泵供熱技術(shù)的干法工藝新型干燥系統(tǒng)和熱回收方案。在此基礎(chǔ)上，針對新型干燥系統(tǒng)的特點，研究相應(yīng)的控制策略和控制算法。最后，基于S7-300 PLC平臺設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)，給出控制系統(tǒng)的硬件配置方案，完成應(yīng)用軟件的開發(fā)設(shè)計。
　　本文利用DE算法對可調(diào)熱泵進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，改進了可調(diào)熱泵的設(shè)計過程，提高了其性