view in publisher's site

Optimal design of superstructures for placing units and streams with multiple and ordered available locations. Part I: A new mathematical framework

Highlights•A decomposition strategy is used to optimize superstructures.•Optimal placement of streams and process units over a superstructure.•Optimization of superstructures expressed as Mixed-Integer Nonlinear Problems.•A time-efficient Discrete-Steepest Descent Algorithm (D-SDA) is presented.•A CSTR network is used to illustrate the implementation of the proposed algorithm.AbstractA new approach for the optimal design of superstructures in chemical engineering is proposed in this study. Contrary to most of the optimization techniques established in the literature, this approximation exploits the structure of a specific type of problem, i.e., the case where it is necessary to find the optimal location of a processing unit or a stream over a naturally ordered discrete set. The proposed methodology consists of reformulating the binary variables of the original Mixed-Integer Nonlinear Problem (MINLP) with a smaller set of integer variables referred to as external variables. Then, the reformulated optimization problem can be decomposed into a master Integer Program with Linear Constraints (master IPLC) and primal sub-problems in the form of Fixed Nonlinear Programs (FNLPs), i.e., Nonlinear Programs (NLPs) with integer variables fixed. The use of the Discrete-Steepest Descent Algorithm (D-SDA) is considered for the master IPLC, while the primal FNLPs are solved with existing Nonlinear Programming (NLP) solvers. The main features of this approach are discussed with an illustrative example: an isothermal Continuously Stirred Tank Reactor (CSTR) network with recycle and autocatalytic reaction. The new methodology does not guarantee global optimality; however, the results show that it can find a local solution in a short computational time.Graphical abstractDownload : Download high-res image (139KB)Download : Download full-size image

طراحی بهینه of برای قرار دادن واحدها و جریان‌ها با چندین محل در دسترس چندگانه. بخش اول: چارچوب ریاضی جدید

نکات مهم: یک استراتژی تجزیه برای بهینه‌سازی superstructures استفاده می‌شود. محل قرارگیری بهینه نهرها و واحدهای پردازش بر روی یک superstructure بهینه‌سازی of به عنوان مشکلات غیر خطی مختلط بیان شده‌است. یک الگوریتم پایین - گسسته پایین (SDA)- steepest (D - SDA)ارائه می‌شود. یک شبکه cstr برای نشان دادن کاربرد روش پیشنهادی algorithm.Abst ractA برای طراحی بهینه of در مهندسی شیمی در این مطالعه پیشنهاد شده‌است. برخلاف اکثر تکنیک‌های بهینه‌سازی که در ادبیات ایجاد شد، این تقریب ساختار یک نوع خاص از مشکل را مورد بهره‌برداری قرار می‌دهد، یعنی موردی که برای یافتن مکان بهینه یک واحد پردازش و یا جریان بر روی یک مجموعه گسسته به طور طبیعی ضروری است. روش پیشنهادی شامل تنظیم دوباره متغیرهای باینری از مساله غیر خطی عدد مختلط اصلی (MINLP)با مجموعه کوچکتری از متغیرهای عددی به عنوان متغیرهای خارجی است. سپس مساله بهینه‌سازی جدول می‌تواند به یک برنامه صحیح اصلی با محدودیت‌های خطی و فرعی اولیه در شکل برنامه‌های غیر خطی ثابت (master)، به عنوان مثال، برنامه‌های غیر خطی (NLPs)با متغیرهای صحیح ثابت تجزیه شود. استفاده از الگوریتم پایین - steepest Descent (D - SDA)برای IPLC اصلی در نظر گرفته می‌شود، در حالی که FNLPs اولیه با حل‌کننده‌های محدود برنامه‌نویسی (NLP)موجود حل می‌شوند. ویژگی‌های اصلی این روش با یک مثال گویا مورد بحث قرار گرفته‌اند: یک شبکه بهم‌پیوسته Reactor تانک با بازیافت و واکنش autocatalytic. روش جدید، بهینگی جهانی را تضمین نمی‌کند؛ با این حال، نتایج نشان می‌دهد که می‌تواند یک راه‌حل محلی را در یک تصویر محاسباتی کوتاه به نام hical abstractDownload پیدا کند: تصویر high (۱۳۹ کیلوبایت)بارگیری: تصویر با اندازه کامل دانلود کنید.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.