<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Herald of Technological University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Herald of Technological University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">3034-4689</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">98706</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.55421/3034-4689_2025_28_4_89</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>3. Information teory, computer technology and control</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">ON THE METHOD OF STRUCTURAL-PARAMETRIC OPTIMIZATION OF HEAT EXCHANGE SYSTEMS OF COMPLEX STRUCTURE WITH HEAT RECOVERY</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>О МЕТОДЕ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ ТЕПЛООБМЕНА СЛОЖНОЙ СТРУКТУРЫ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Емельянов</surname>
       <given-names>И И</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Емельянов</surname>
       <given-names>И И</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>friend41@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Сильвестрова</surname>
       <given-names>Анна Сергеевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sil'vestrova</surname>
       <given-names>Anna Sergeevna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>sensoriumsa@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Зиятдинов</surname>
       <given-names>Н Н</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Зиятдинов</surname>
       <given-names>Н Н</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>nnziat@yandex.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">КНИТУ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">КНИТУ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский национальный исследовательский технологический университет</institution>
     <city>Kazan’</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kazan State Technological University</institution>
     <city>Kazan’</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">КНИТУ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">КНИТУ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-01T11:33:32+03:00">
    <day>01</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-01T11:33:32+03:00">
    <day>01</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>28</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>89</fpage>
   <lpage>96</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://elibrary.ru/item.asp?id=81207650">https://elibrary.ru/item.asp?id=81207650</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассматривается метод оптимального, автоматизированного технологического проектирования систем теплообмена, позволяющий свести исходную задачу смешанного нелинейного программирования к матричному виду, удобному для организации декомпозиционного синтеза. Исходную задачу предлагается разбивать на последовательность задач нелинейного программирования поиска частных экономических оценок на организацию теплообмена двух потоков различного энергетического потенциала при фиксированном наборе группы управляющих переменных, линейного программирования поиска оптимальной топологии как комбинации оптимальных структурных элементов, и нелинейного программирования поиска нового приближения для вектора фиксируемых переменных. Решение задачи основано на построении строгой избыточной модели системы теплообмена, включающей все возможные варианты построения технологической схемы. Алгоритм решения задачи построен в виде программного сопряжения пакета технологического моделирования Aspen Plus/ Aspen Hysys, универсального математического пакета Matlab посредством COM/ActiveX. Вывод промежуточных и конечных результатов организуется в виде матриц смежности и достижимости в MS Excel и в виде схем PFD через графический интерфейс Unity. Предлагаемый метод, алгоритм и программный комплекс апробированы на ряде модельных примеров, включая технологические установки химии, нефтехимии и нефтегазопереработки. Достигнутые результаты приближаются к предельным оценкам потенциала энергосбережения, полученных методом пинч-анализа. Полученные решения превосходят полуэмпирические методы пинч-проектирования и методы интегрального синтеза, но качество решения зависит от начального приближения в пространстве множества экстремумов критерия оптимальности - суммы приведенных капитальных и операционных затрат. Для дальнейшего снижения числа локальных минимумов предлагается определять начальное приближения посредством однократной реализации транспортной задачи с промежуточными пунктами, в которой в качестве целевой функции используются суммарные затраты на горячие и холодные утилиты.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The method of optimal, automated technological design of heat exchange systems is considered, which allows to reduce the initial problem of mixed nonlinear programming to a matrix form convenient for organization of decomposition synthesis. The initial problem is proposed to be divided into a sequence of tasks of a non-linear programming of search of private economic evaluations on the organization of heat exchange of two flows of different energy potential at a fixed set of a group of control variables, linear programming of search of optimum topology as a combination of optimum structural elements, and non-linear programming of search of a new approximation for the vector of fixed variables. The solution of the problem is based on the construction of a rigorous redundant model of the heat exchange system including all possible variants of the technological scheme construction. The algorithm for solving the problem is built in the form of program conjugation of technological modeling package Aspen Plus/ Aspen Hysys, universal mathematical package Matlab using COM/ActiveX. Output of intermediate and final results is organized in the form of adjacency and reachability matrices in MS Excel and in the form of PFD diagrams through the graphical interface Unity. The proposed method, algorithm and program complex are tested on a number of model examples, including process plants of chemistry, petrochemistry, oil and gas refining. The reached results approach the ultimate estimates of the energy saving potential obtained by the pinch-analysis method. The received solutions are superior to semi-empirical pinch design methods and integral synthesis methods, but the quality of the solution depends on the initial estimate in the range of extremums of the optimality criterion - the amount of capital and operating costs normalized to the same value. To reduce the number of local minimums further, it is proposed to determine the initial estimates by means of a one-time realization of a transportation problem with intermediate points, in which the total costs of hot and cold utilities are used as the target function.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ</kwd>
    <kwd>СИНТЕЗ СИСТЕМ</kwd>
    <kwd>ТЕПЛОВАЯ ИНТЕГРАЦИЯ</kwd>
    <kwd>НЕФТЕХИМИЯ</kwd>
    <kwd>НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА</kwd>
    <kwd>СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА</kwd>
    <kwd>РЕКУПЕРАЦИЯ ТЕПЛА</kwd>
    <kwd>ПИНЧ-АНАЛИЗ</kwd>
    <kwd>МОДЕЛИРОВАНИЕ</kwd>
    <kwd>ОПТИМИЗАЦИЯ</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>CHEMICAL-TECHNOLOGICAL SYSTEMS</kwd>
    <kwd>SYSTEM SYNTHESIS</kwd>
    <kwd>THERMAL INTEGRATION</kwd>
    <kwd>PETROCHEMISTRY</kwd>
    <kwd>OIL REFINING</kwd>
    <kwd>HEAT EXCHANGE SYSTEMS</kwd>
    <kwd>HEAT RECOVERY</kwd>
    <kwd>PINCH ANALYSIS</kwd>
    <kwd>MODELING</kwd>
    <kwd>OPTIMIZATION</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list/>
 </back>
</article>
