377 优化设计方法-技术方案

377 优化设计方法-技术方案

背景

在装置或过程优化设计中，通常是基于参数的优化，即基于材料参数、结构参数、操作参数等的优化，但实际研究中，还需考虑技术方案的优化，且技术方案的优化是更深层次、更根本的优化。

技术方案的优化包含两方面-技术优化和方案优化，技术优化是技术原理的优化，方案优化是结构流程的优化。

技术优化

技术优化是基于实现某一功能可能有多种技术路线，技术优化是技术原理或技术路线的优化。

以衣物干燥为例，把湿衣物变为干衣物，至少可通过如下多个技术原理实现：

热风干燥：利用电加热、燃气加热、太阳能加热等把环境空气加热为热空气，用热空气吹过衣物来使衣物干燥。

导热干燥：把衣物布置在一个热板上或两个热板之间，由热板加热衣物，使其中的水分汽化排出。

热辐射干燥：通过红外干燥、太阳能直接照射等方式，通过热辐射方式加热衣物使其中水分汽化排出。

微波干燥：用微波能使衣物中水分升温汽化排出实现衣物干燥。

吸附干燥：把衣物与吸湿材料接触，或使被吸附剂吸除水分的干燥空气流过衣物实现衣物干燥。

真空干燥：利用真空装置的抽吸作用，使衣物中水分汽化排出。

可根据衣物特性、干燥过程要求、衣物干燥品质要求等优选适宜的衣物干燥技术。

方案优化

设衣物干燥采用热风干燥方法，进一步还需要对装置结构流程进行优化，如：

基本型：环境空气-风机-加热器（电加热等）-干衣室-废气排入环境。

废气再循环型：把基本流程中的部分废气引入风机。

进气预热型：把干衣室排出的废气通过换热器预热风机进气。

热泵型：利用热泵吸收废气蕴含的余热来加热风机进气。

太阳能+蓄热型：通过太阳能和蓄热器联合方式加热进入干衣室的空气。

太阳能或热泵+溶液吸湿蓄热型：包括空气循环单元、吸湿溶液循环单元+高效制热单元等（该结构流程后续专文介绍）。

上述各结构流程中，装置初投资由上到下逐渐增加，运行费用则由上到下逐渐减少，实际应用时可根据具体情况优选。

优选出适宜的结构流程后，下一步才是通常的基于参数分析的优化设计，如果技术原理和结构流程设计不当，后续的参数优化很难得到高水平的成果。

技术方案优化方法

技术方案优化是装置或过程优化的根本，但没有统一的方法，如下几方面有助于获得较高的技术方案优化能力。

物料特性及处理要求的理解。如干燥衣物时，衣物材料成分及微结构，衣物材料的理化生物特性，外场作用（如温度、湿度、气流冲击、电磁、红外等）对衣物材料及微结构和水分迁移的影响，衣物干燥过程要求（能耗、时间等），衣物干燥质量要求等。

其他领域技术的了解。以衣物干燥为例，电磁、超声、膜、蓄能、蓄湿、生化反应、杀菌消毒等，均有助于设计新型的技术原理和结构流程。

科技前沿进展的了解。如新型材料、新型能源设备、基于新型测试分析仪器对物料微结构和微过程的新理解等，也有助于设计新型的技术原理和结构流程。