顺流三效蒸汽喷射式热泵蒸发系统的计算

摘要

采用蒸汽喷射式热泵蒸发是目前一种高效的节能技术,但是多效蒸汽喷射式热泵蒸发系统的参数更加复杂,计算困难。目前,对多效蒸发系统的计算和优化问题的研究主要集中在普通多效蒸发系统上,对复杂多效蒸汽喷射式热泵蒸发系统的计算则研究相对较少,且以海水淡化方面的研究居多。但海水淡化的热泵蒸发系统不完全适用于常规蒸发过程,因此对广泛应用于化工、制药、食品等领域的复杂多效蒸汽喷射式热泵蒸发系统的设计计算探求高效准确的求解算法就显的尤为重要。
　　针对顺流三效蒸汽喷射式热泵蒸发系统,首先根据索科洛夫法,建立了计算喷射系数的数学模型,在此基础上,建立了带有冷凝水闪蒸的顺流三效蒸汽喷射式热泵蒸发系统的常规设计数学模型,利用MATLAB工具箱函数中的fsolve函数进行了求解,得到了常规设计的各个参数。
　　为了优化和改进常规设计,以系统年费用最小为优化目标,对系统进行了优化设计。通过对年费用影响因素的分析,确定了一效加热蒸汽温度T1、一效蒸发温度T2、末效蒸发温度T4和除一效外的各效有效传热温差Δti作为决策变量,选择MATLAB工具箱函数中的fmincon函数求解这个多变量有约束的非线性规划问题,该方法可准确快速的得到最优解。
　　研究结果表明,对带有冷凝水闪蒸的顺流三效蒸汽喷射式热泵蒸发系统建立的常规设计和优化设计数学模型,适用性良好,求解模型的方法具有计算时间短且收敛性好的特点。考虑冷凝水闪蒸,并对T1、T2、T4和Δti进行优化,节能效果显著。采用MATLAB软件建立的多效蒸发设计软件,具有界面友好,使用方便,求解结果准确等优点。

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第一章 绪论

1 .1 学术背景和意义

1 .2 热泵技术

1 .3 多效蒸发的流程介绍

1 .4 多效蒸发常规设计和优化设计的研究现状

1 .5 优化问题的介绍

1 .6 本课题的研究意义和主要研究内容

第二章 常规设计数学模型和算法

2 .1 蒸汽喷射式热泵喷射系数数学模型的建立

2 .2 常规设计数学模型的建立

2 .3 常规设计数学模型的求解

2 .4 本章小结

第三章 优化设计数学模型和算法

3 .1 目标函数的建立

3 .2 目标函数的求解

3 .3 本章小结

第四章 算例与结果分析

4 .1 喷射系数的计算

4 .2 常规设计

4 .3 优化设计

4 .4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位论文期间所取得的相关科研成果