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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Sntese de redes de trocadores de calor usando conceitos de flexibilidade e controlabilidade
Autor(es): Camila de Brito Miranda
Palavras-chave [PT]:

Redes de trocadores de calor. Otimizao de processos. Redes de trocadores de calor. Mltiplos perodos de operao. Anlise de controlabilidade. Anlise de resilincia. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Multi-period heat exchanger networks. Optimization. Multiple periods of operation. Controllability analysis. Resiliency analysis. Brazil.
Titulao: Doutor em Engenharia Qumica
Banca:
Mauro Antonio da Silva S
Ravagnani
[Orientador] - UEM
Cid Marcos Gonalves Andrade - UEM
Thelma Pretel Brando Vecchi - UTFPR
Esdras Penedo de Carvalho - UEM
Edwin Vladimir Cardoza Galdamez - UEM
Caliane Bastos Borba Costa - UEM
Resumo:
Resumo: Sntese de redes de trocadores de calor (RTCs) um tema de grande interesse industrial. Pode-se, em um processo industrial, aproveitar a energia existente nas prprias correntes de processo e, consequentemente, reduzir os gastos com utilidades. Consideraes de operabilidade so importantes para o projeto de RTC devido s incertezas nas temperaturas e nas vazes das correntes, muito comum em processos reais. Desta forma, estudos foram realizados neste trabalho para atender, alm do interesse econmico, aspectos de flexibilidade, controlabilidade e resilincia da RTC. Foi proposto um modelo de otimizao formulado como um problema de programao no-linear mista inteira (PNLMI) com o objetivo de minimizar o custo total anualizado (CTA) para sntese de RTC com operao multiperidica. O modelo permite que se realize um trade-off entre o custo operacional e o custo de capital e aplicado separadamente para cada perodo de operao. Um procedimento algortmico da literatura utilizado para gerar a RTC final multiperidica automaticamente. O modelo de PNLMI no considera a mistura isotrmica e o clculo da diferena de temperaturas dos terminais de cada trocador de calor realizado com as verdadeiras temperaturas de entrada e sada em cada equipamento de transferncia de calor. Foi includa uma restrio de igualdade no clculo das diferenas de temperaturas nos terminais dos trocadores, garantindo que a diferena de temperatura calculada no seja relaxada, como em outros modelos existentes na literatura, que podem permitir o aumento da rea do trocador, o que pode superestimar a rea obtida. Alm disso, uma restrio foi acrescentada para garantir que nenhuma rea calculada seja menor do que 1 m2, de forma que o resultado obtido tenha aplicabilidade prtica. Para a configurao do sistema de controle da RTC, utilizou-se o ndice RGA (Relative Gain Array - matriz de ganho relativo) e o ndice DC (Disturbance Cost - custo de perturbao). Exemplos foram empregados para verificar o desempenho dos procedimentos apresentados e resultados melhores do que os encontrados na literatura foram obtidos.

Abstract: Synthesis of heat exchanger network (HEN) is a subject of great industrial interest. In an industrial process it is possible to take advantage of the existing energy in its own process streams and consequently to reduce spending on utilities. Operability considerations are important for the HEN design due to the uncertainties in streams temperature and flow rates, which are very common in real operations. Thus, studies were performed in this work to meet, in addition to economic interests, flexibility, controllability and resiliency aspects of the HEN. It was proposed an optimization model formulated as a mixed integer nonlinear programming problem (MINLP) in order to minimize the total annualized cost (TAC) for synthesis of HEN with multi-period operation. The model allows performing a trade-off between investment and operating cost and it was applied separately for each period of operation. An algorithmic procedure is used to generate automatically the final multi-period HEN. The model MINLP does not consider the isothermal mixing. The temperature difference in both ends of each heat exchanger is calculated with true inlet and outlet temperatures in each heat transfer device. It was included an equality constraint in the calculation of temperature difference in both ends of each heat exchanger. It ensures that temperatures are exactly calculated and a relaxed constraint does not exist concerning these calculations, like in others models presented in the literature, which can overdesign the heat exchanger area. Besides, a constraint was created to ensure that no calculated area is lower than 1 m2 in order that the achieved result has practical feasibility. For the configuration of the HEN control system, it was used the Relative Gain Array (RGA) and Disturbance Cost (DC) index. Examples were utilized to test the performance of the developed procedures and satisfactory and better results than those found in the literature were obtained.
Data da defesa: 30/06/2016
Cdigo: vtls000224301
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2016
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Mauro Antonio da Silva S Ravagnani
Co-Orientador: Prof. Dr. Cid Marcos Gonalves Andrade
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Centro de Tecnologia . Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Tese (doutorado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: edson
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Camila-tese-28092016.pdf
Tamanho: 1886 Kb (1930999 bytes)
Criado: 25-11-2016 16:38
Atualizado: 25-11-2016 16:47
Visitas: 354
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