陳誠亮臺灣大學:化學工程學研究所張辰瑋Chang, Chen-WeiChen-WeiChang2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282009U0001-2107200918282700http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/186990在冷卻水網路設計的文獻中，大部分只討論具有單一個冷卻器網路(heat exchanger network)的冷卻水系統(cooling water system)；而本論文則是對於跨廠區的冷卻水網路，意即具有多個冷卻器網路的冷卻水系統，提出一套完整的數學模式，同時此模式也能夠包含過去學者對單一冷卻器網路提出的模式。研究對於跨廠區的冷卻水網路，依據工廠需求的操作情況不同，將系統分成五種情境(Scenario A~Scenario E)來討論。首先以目標函數(1)最少冷卻水消耗量，對一個虛擬的例子做五種情境的最適化並比較結果；接著，基於目標函數(1)的結果，更進一步考量系統中其他成本，再以目標函數(2)最小年總成本對五種情境做最適化分析，並比較跨廠區冷卻水整合與只有工廠內部整合成本(或冷卻水)的節省。此外，在不同管線成本下，評估系統作跨廠區整合的潛力。最後，也考慮可選擇的管徑種類有限的情況下計算管線成本，做年總成本最適化。To date, research in cooling water system has only focused on a single cooling water network. For the purpose to enhance reuse possibilities of cooling water and to further reduce cooling water requirement, the idea of inter-plant cooling water integration was recently proposed. This work aims to develop a mixed-integer nonlinear program (MINLP) formulation for the synthesis of inter-plant cooling water networks based on superstructures. The newly proposed model can be also used to include some other cooling water integration schemes that have been published in literature.n this work, five different integration schemes are analyzed. For each scheme, two objective functions are considered which involve the minimization of cooling water supply and total annualized cost. In the latter case, two kinds of cost functions are adopted for the estimation of piping cost. An example is used to illustrate the proposed formulation and the optimal results for different schemes are compared with each other. Furthermore, the impact of piping cost on inter-plant cooling water network design is also examined.誌謝 i要 iiibstract v圖目錄 xi表目錄 xiii緒論 1.1前言 1.2整合性冷卻水網路設計之發展與型態說明 3.3文獻回顧 5.4研究動機與目的 7.5組織章節 8.冷卻水網路之最適化模式建立 9.1模式建立之背景說明 9.2模式建立之基本假設條件 15.3模式建立之圖解說明16.4模式之符號、集合、系統參數與系統變數(Indies, Sets, Parameters, Variables) 19.4.1下標符號說明(Indies) 19.4.2集合說明(Sets) 20.4.3系統參數(Parameters) 21.4.4系統變數(Variables) 21.5冷卻水網路限制式 25.5.1冷卻塔流量平衡與能量平衡 25.5.2供應儲存槽流量平衡與能量平衡 26.5.3冷卻器流量平衡與能量平衡 27.5.4中間儲存槽流量平衡與能量平衡 29.5.5回流儲存槽流量平衡與能量平衡 30.5.6排放儲存槽流量平衡與能量平衡 30.5.7管線合併限制式 33.5.8物流流量之上下與下限 33.5.9跨廠區管限數目限制式 34.6五種情境下的額外限制式 35.6.1Scenario A 境之額外限制式 35.6.2Scenario B 境之額外限制式 35.6.3Scenario C 境之額外限制式 36.6.4Scenario D 境之額外限制式 37.6.5Scenario E 境之額外限制式 37.7成本函數 38.8目標函數46.8.1目標函數(1):最少冷卻水消耗量 46.8.1目標函數(2):最小年總成本47冷卻水網路最適化之情境模擬與分析結果 49.1最適化軟體 50.2三個工廠及十五個冷卻器之冷卻水網路情境模擬 50.3目標函數(1)最少冷卻水消耗量之模擬結果分析與討論 51.4目標函數(2)最小年總成本之模擬結果分析與討論 60.4.1目標函數(2)情況下以第一種模式計算管線成本下變管線成本的影響分析 67.4.2目標函數(2)情況下以第二種模式計算管線成本的果分析 70.結論與未來展望 75.1結論 75.2未來展望 76考文獻 79者簡歷 8312121680 bytesapplication/pdfen-US最適化冷卻水網路混合整數非線性規劃OptimizationCooling Water NetworkMixed-interger Nonlinear Program(MINLP)thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/186990/1/ntu-98-R96524079-1.pdf