离子交换装置的参数优化设计.pdfVIP

学兔兔 第3期(总第166期) 机 械 工 程 与 自动 化 N0．3 201 1年6月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Jun． 文章编号：1672—6413(2011)03—0189—02 离子交换装置的参数优化设计 杜培富，林森明，周建平，佟小舟 (新疆油田公司机械制造总公司，新疆 克拉玛依 834000) 摘要：离子交换装置的参数较多，利用传统的经验法与试算法很难得到最优解，且计算繁琐、工作量大。利 用优化设计方法，把离子交换装置的设计问题转化为最优化问题，能设计出最优的离子交换装置，同时也提 高了工作效率。 关键词：离子交换装置；优化设计；参数 中图分类号：TK223．4 文献标识码：B 0 引言 少，则优化设计的目标函数为： 油田注汽锅炉用软化水一般采用离子交换法来制 mi~f( )= l— 6。 取。离子交换装置结构简单，但设计参数多，计算复 1．1．3 约束条件 杂，计算的目的是要确定这些参数的值。试算法是把 (1)装置总产水量Q总满足： 用户要求和某些常数作为已知条件，根据主观经验确 Q总：Q一 。 定一些变量的值，用公式逐步计算其余的变量。要想 得到最优的计算结果，对主观确定的变量值需经过多 其中：V进为进盐用水量，m ；V 为置换用水量，m’。 次取值并多次试算。而且各个变量之间往往有着复杂 离子交换装置的工作过程一般分为运行、反洗、进 的联系，一个变量的改变会影响其余的变量，这就使 盐、置换、正洗等几个步骤。其中，进盐一般使用的是 得计算变得复杂化。用试算法设计离子交换装置，因 用软水配成的稀盐水，置换完全使用软水，故装置自用 变量的选取不同，会有不同的设计结果，要想得到最 水量为进盐用水量V进和置换用水量 置之和。稀盐水 优的计算结果工作量将会非常大，因此，用优化设计 中食盐和软水的质量比为1：9，进盐用水量由下式计 方法来设计离子交换装置是一个很好的解决途径。 算： 1 设计方法 ÷·D hR·L·9 1．1 建模 = — 。 1．1．1 设计变量 进水中需除去的离子总量 C。(mol／m )可根据 其中： 为单位体积树脂的再生剂用量，取为160 kg／ 原水水质硬度和处理后水质要求硬度计算得到，为简 m ；P水为水的密度。置换用水量按容器充满水后再顺 化计算，将其作为常量。经过分析，以设备产水量Q 延t min计算： (m ／h)、同时运行设备台数 、筒体直径D(121 )、装 = 孚 + 置·字 ·t。 填树脂高度h (m )、交换柱运行周期 和设备总产 其中： 置为置换水流速，取 置=6 m／h；h为筒体高度， 水量Q总(m ／h)作为设计变量比较合适。设计选取 h=0．4+hR。1．6；V封为封头体积；取t=10 rain。 标准型椭圆封头，筒体直径 D取值应和封头一致，