结垢是换热器运行过程中不可避免的操作难题。它不仅严重地影响正常的传热过程,而且增加了换热器的压降,使操作费用急剧上升,甚至导致换热器无法正常操作,造成停工。结垢速率的大小可用结垢阈值模型计算得到。该模型将结垢速率认为是沉积速率和抑制速率两者之间的竞争关系。其中,流速和壁温是决定结垢速率大小的两个最重要因素。流速越低,壁温越高,结垢越严重。与壁温相比,流速作为关联传热系数、压降和结垢速率三者关系的桥梁,是更重要的调节变量和设计参数。显然,流速越高,对传热和减轻结垢的危害是有利的,但却要承担压降增大的风险。在处理量一定的情况下,改变流速的方法有两种,即改变换热器内部结构和调节物流分支的流量。本文着重研究改变换热器流速,通过权衡与泵、传热和结垢相关的费用,减轻结垢带来的影响,降低运行费用,实现固定结构换热网络的优化。结垢过程是动态的,随着垢层的积累,污垢不断增厚,流速增大,进一步影响传热、压降和结垢速率,三者相互作用。为了描述这一过程,本文将时间分成多个区间段,每一个时间区间内的结垢视为稳态过程,相邻区间段通过污垢热阻联系。通过流速关联传热、压降和结垢速率,可以计算得到每一个区间内换热器的性能参数。为了方便计算,减少迭代过程,本文计算换热器出口温度时采用传热单元法(NTU法)。通过在优化软件中调用模拟退火算法(SA),不断搜寻并改变换热器的流速,可得到费用目标最小化的流速分布。常减压蒸馏装置是炼油厂的用能大户,如何优化原油预热网络是研究的热点。本文针对原油预热装置进行了优化流速的研究。结果表明,在不改变网络拓扑结构的情况下,采用提出的方法可降低年度总费用,说明模型的实用性。