[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)電去離子法制超純水電耗最小化的優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111060387.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN113666465B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢鳳婷;陸嘉麒;顧敦罡;李光輝;張楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/04;G06F119/06;C02F103/04
• 代理公司: 上海海頌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

1.一種實(shí)現(xiàn)電去離子法制超純水電耗最小化的優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法包括如下步驟：

S1、確定EDI組件的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、進(jìn)水電解質(zhì)種類以及濃度；所述EDI組件的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：W表示淡水室的總寬度，W_C表示淡水室被劃分的每個(gè)小單元的寬度，N表示淡水室被劃分的總單元行數(shù)，M表示淡水室被劃分的總單元列數(shù)，A表示所有離子交換膜的總膜面積，A_C表示位于每個(gè)小單元的所有離子交換膜的膜面積，F(xiàn)表示淡水室的總流量，F(xiàn)_c表示位于每個(gè)小單元的流量，R表示膜堆電阻，I表示操作電流，P表示總耗電量，Q_i表示陽(yáng)離子交換樹脂的交換容量，Q_j表示陰離子交換樹脂的交換容量，K_i表示陽(yáng)離子的選擇性系數(shù)，K_j表示陰離子的選擇性系數(shù)，μ_i表示陽(yáng)離子在溶液相的遷移率，表示陽(yáng)離子在樹脂相的遷移率，μ_j表示陰離子在溶液相的遷移率，表示陰離子在樹脂相的遷移率，λ_i表示陽(yáng)離子在溶液相的摩爾電導(dǎo)率，表示陽(yáng)離子在樹脂相的摩爾電導(dǎo)率，λ_j表示陰離子在溶液相的摩爾電導(dǎo)率，表示陰離子在樹脂相的摩爾電導(dǎo)率，z_i表示陽(yáng)離子的化合價(jià)，z_j表示陰離子的化合價(jià)；設(shè)進(jìn)水電解質(zhì)中的陽(yáng)離子為i、陰離子為j，進(jìn)水中的陽(yáng)離子濃度為C₀(i)、陰離子濃度為C₀(j)；

S2、確定優(yōu)化模型的決策變量：

C_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元溶液相中各陽(yáng)離子濃度；

C_j(j，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元溶液相中各陰離子濃度；

q_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元樹脂相中各陽(yáng)離子濃度；

q_j(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元樹脂相中各陰離子濃度；

t_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元中的陽(yáng)離子遷移數(shù)；

t_j(j，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元中的陰離子遷移數(shù)；

κ(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元的溶液相電導(dǎo)率；

表示位于淡水室中第m列、第n行小單元的樹脂相電導(dǎo)率；

κ_cell(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元的總電導(dǎo)率；

Λ_cell(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元的電導(dǎo)；

Λ_line(n)：表示位于淡水室中第n行所有單元的行電導(dǎo)；

I_line(n)：表示位于淡水室中第n行所有單元的行電流；

I_global：表示全局總電流；

waterdis(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小單元中陰、陽(yáng)離子交換膜側(cè)的水解離產(chǎn)物所導(dǎo)致的電遷移通量；

S3、確定優(yōu)化模型的約束條件：

1)陽(yáng)、陰離子守恒的約束條件為：

2)陽(yáng)、陰離子遷移數(shù)的約束條件為：

3)每行電流的約束條件為：

4)行電導(dǎo)與小單元的電導(dǎo)之間的約束條件為：

5)每個(gè)小單元的電導(dǎo)與電導(dǎo)率的約束條件為：

6)每個(gè)小單元的電導(dǎo)率與固相和液相的電導(dǎo)率的約束條件為：

κ(m，n)＝∑_i|z_i|C_iλ_i+∑_j|z_j|C_jλ_j

7)陽(yáng)、陰離子交換平衡的約束條件為：

8)陽(yáng)、陰離子交換樹脂總交換容量的約束條件為：

9)靠近陽(yáng)離子交換膜一側(cè)的邊界條件為：

10)靠近陰離子交換膜一側(cè)的邊界條件為：

11)進(jìn)水條件的約束條件為：

C_i(i，m，′0′)＝C₀(i)

C_i(j，m，′0′)＝C₀(j)

S4、確定優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)：

MINIMIZE?P＝I²R；

S5、將構(gòu)建的優(yōu)化模型先轉(zhuǎn)化為程序語(yǔ)言，然后利用軟件進(jìn)行最小化求解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S5中，將構(gòu)建的優(yōu)化模型先轉(zhuǎn)化為GAMS程序語(yǔ)言，然后利用CONOPT求解器進(jìn)行最小化求解。