计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (4): 500-510.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8566
易智康(), 崔国民*(
), 周志强, 肖媛, 熊思恒, 马秀宝
收稿日期:
2022-05-23
出版日期:
2023-07-25
发布日期:
2023-10-13
通讯作者:
崔国民
作者简介:
易智康(1996-), 男, 硕士, E-mail: 1164866168@qq.com
基金资助:
Zhikang YI(), Guomin CUI*(
), Zhiqiang ZHOU, Yuan XIAO, Siheng XIONG, Xiubao MA
Received:
2022-05-23
Online:
2023-07-25
Published:
2023-10-13
Contact:
Guomin CUI
摘要:
提出一个质量交换网络的棋盘模型, 该模型具有结构紧凑、表达简洁、流股排列顺序可以灵活改变等特点。我们在强制进化随机游走算法中加入随机消去传质单元阶段, 将算法与棋盘模型相结合, 并以传质量作为优化变量。最后, 使用蚀刻厂回收铜与废水脱酚算例进行验证, 所获结构的年综合费用比文献的最优值下降5.8‰和1.6‰, 该同步优化方法具有良好的搜索区域和搜索能力。
易智康, 崔国民, 周志强, 肖媛, 熊思恒, 马秀宝. 棋盘模型同步优化质量交换网络[J]. 计算物理, 2023, 40(4): 500-510.
Zhikang YI, Guomin CUI, Zhiqiang ZHOU, Yuan XIAO, Siheng XIONG, Xiubao MA. A Chessboard Model for Simultaneous Optimization of Mass Exchange Networks[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(4): 500-510.
rich stream | G/(kg·s-1) | yin/(kg·kg-1) | yout/(kg·kg-1) | lean stream | L/(kg·s-1) | xin/(kg·kg-1) | xout/(kg·kg-1) | Cost/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 0.25 | 0.13 | 0.1 | S1 | ∞ | 0.03 | 0.07 | 58 680 | |
R2 | 0.1 | 0.06 | 0.02 | S2 | ∞ | 0.001 | 0.002 | 704 160 |
表1 算例1的流股数据
Table 1 Stream data in Case 1
rich stream | G/(kg·s-1) | yin/(kg·kg-1) | yout/(kg·kg-1) | lean stream | L/(kg·s-1) | xin/(kg·kg-1) | xout/(kg·kg-1) | Cost/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 0.25 | 0.13 | 0.1 | S1 | ∞ | 0.03 | 0.07 | 58 680 | |
R2 | 0.1 | 0.06 | 0.02 | S2 | ∞ | 0.001 | 0.002 | 704 160 |
Method | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | Number of trays | Packed height/m | Number of units | Splits rich/lean | TAC/($·a-1) | difference/% |
Ref.[ | 0.276 | 0.023 | 4 | 0.457 | 3 | 0/1 | 52 300* | 7.88 |
Ref.[ | 0.3 | 0.021 | 4 | 0.309 | 3 | 0/1 | 52 068* | 7.40 |
Ref.[ | 0.276 9 | 0.022 1 | 4 | 0.319 | 3 | 0/1 | 50 855* | 4.90 |
Ref.[ | 0.279 | 0.018 6 | 4 | 0.33 | 3 | 0/0 | 49 000 | 1.07 |
Ref.[ | 0.281 | 0.018 4 | 4 | 0.33 | 3 | 0/0 | 49 000 | 1.07 |
Ref.[ | 0.278 6 | 0.018 4 | 4 | 0.295 | 3 | 0/0 | 48 763 | 0.58 |
This work | 0.27797 | 0.018 08 | 4 | 0.288 77 | 3 | 0/0 | 48 479 | 0.00 |
表2 算例1的优化结果
Table 2 Summary of final result in published works for Case 1
Method | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | Number of trays | Packed height/m | Number of units | Splits rich/lean | TAC/($·a-1) | difference/% |
Ref.[ | 0.276 | 0.023 | 4 | 0.457 | 3 | 0/1 | 52 300* | 7.88 |
Ref.[ | 0.3 | 0.021 | 4 | 0.309 | 3 | 0/1 | 52 068* | 7.40 |
Ref.[ | 0.276 9 | 0.022 1 | 4 | 0.319 | 3 | 0/1 | 50 855* | 4.90 |
Ref.[ | 0.279 | 0.018 6 | 4 | 0.33 | 3 | 0/0 | 49 000 | 1.07 |
Ref.[ | 0.281 | 0.018 4 | 4 | 0.33 | 3 | 0/0 | 49 000 | 1.07 |
Ref.[ | 0.278 6 | 0.018 4 | 4 | 0.295 | 3 | 0/0 | 48 763 | 0.58 |
This work | 0.27797 | 0.018 08 | 4 | 0.288 77 | 3 | 0/0 | 48 479 | 0.00 |
rich stream | G/(kg·s-1) | yin/(kg·kg-1) | yout/(kg·kg-1) | |||
R1 | 2 | 0.05 | 0.010 | |||
R2 | 1 | 0.03 | 0.006 | |||
lean stream | L/(kg·s-1) | xin/(kg·kg-1) | xout/(kg·kg-1) | Cost/($·s·kg-1) | ||
S1 | ≤5 | 0.005 | 0.015 | free | ||
S2 | ≤3 | 0.01 | 0.030 | free | ||
S3 | ∞ | 0.001 3 | 0.015 | 309 600 |
表3 算例2的流股数据
Table 3 Stream data in Case 2
rich stream | G/(kg·s-1) | yin/(kg·kg-1) | yout/(kg·kg-1) | |||
R1 | 2 | 0.05 | 0.010 | |||
R2 | 1 | 0.03 | 0.006 | |||
lean stream | L/(kg·s-1) | xin/(kg·kg-1) | xout/(kg·kg-1) | Cost/($·s·kg-1) | ||
S1 | ≤5 | 0.005 | 0.015 | free | ||
S2 | ≤3 | 0.01 | 0.030 | free | ||
S3 | ∞ | 0.001 3 | 0.015 | 309 600 |
Method | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | L3/(kg·s-1) | Number of trays | Number of units | Splits rich/lean | TAC/($·a-1) | difference/% |
Ref.[ | 5 | 0/2 | 358 292* | 6.35 | ||||
Ref.[ | 5 | 2.22 | 0.704 | 28 | 7 | 0/1 | 345 416* | 2.53 |
Ref.[ | 5 | 2.205 | 0.723 | 6 | 0/0 | 339 168 | 0.68 | |
Ref.[ | 5 | 2.214 | 0.71 | 26 | 6 | 0/0 | 338 168 | 0.38 |
Ref.[ | 4.729 | 2.32 | 0.751 7 | 23 | 6 | 0/0 | 337 422 | 0.16 |
This work | 5 | 2.196 | 0.735 3 | 24 | 6 | 0/0 | 336 892 | 0.00 |
表4 算例2的优化结果
Table 4 Summary of final result in published works for Case 2
Method | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | L3/(kg·s-1) | Number of trays | Number of units | Splits rich/lean | TAC/($·a-1) | difference/% |
Ref.[ | 5 | 0/2 | 358 292* | 6.35 | ||||
Ref.[ | 5 | 2.22 | 0.704 | 28 | 7 | 0/1 | 345 416* | 2.53 |
Ref.[ | 5 | 2.205 | 0.723 | 6 | 0/0 | 339 168 | 0.68 | |
Ref.[ | 5 | 2.214 | 0.71 | 26 | 6 | 0/0 | 338 168 | 0.38 |
Ref.[ | 4.729 | 2.32 | 0.751 7 | 23 | 6 | 0/0 | 337 422 | 0.16 |
This work | 5 | 2.196 | 0.735 3 | 24 | 6 | 0/0 | 336 892 | 0.00 |
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