Projeto ótimo de trocadores de calor de placas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mota, Fábio Antônio da Silva
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Texto Completo: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3806
Resumo: Because of the many possibilities of arranging passes and plate types, the possible configurations of a plate heat exchanger for a particular design can be quite wide. This paper firstly deals with the optimization of the configuration parameters for a given type of plate exchanger. The number of plates that will be the objective function implicit in the configuration parameters must be minimized. Screening method is chosen for optimization, which was originally described by Gut (2003). In this method, the application of hydraulic and thermal constraints, in this order, eliminate infeasible solutions until identify the optimal set, if any. The optimization is totally developed in Matlab, including thermal simulations, which are calculated analytically using a simulation algorithm. A second algorithm is proposed, where the types and dimensions of the plates also come to compose the optimization variables. For each plate pattern, the configuration optimal parameters are determined, which will be the local optimum. The global optimum is obtained by comparing the all local optimums. Finally, the thermal simulation of the configurations of the optimization problem is treated by algebraic formulas for the thermal effectiveness, rather than the mathematical model of differential equations. This approach has the limitations of the need for a sufficiently large number of plates not to consider the end effects and the need of an equation for each configuration. To analyze the functioning and performance of the proposed algorithms, two examples of optimization are presented.
id UEM-10_44fb8920f32d9d05f91975f12b8c685d
oai_identifier_str oai:localhost:1/3806
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Projeto ótimo de trocadores de calor de placasTrocador de calor de placasParâmetros de configuraçãoConfigurações dos trocadores de calor de placasSimulação térmicaMétodo screeningOtimizaçãoBrasil.Plate heat exchangerPlate heat exchanger configurationSimulationOptimizationBrazil.EngenhariasEngenharia QuímicaBecause of the many possibilities of arranging passes and plate types, the possible configurations of a plate heat exchanger for a particular design can be quite wide. This paper firstly deals with the optimization of the configuration parameters for a given type of plate exchanger. The number of plates that will be the objective function implicit in the configuration parameters must be minimized. Screening method is chosen for optimization, which was originally described by Gut (2003). In this method, the application of hydraulic and thermal constraints, in this order, eliminate infeasible solutions until identify the optimal set, if any. The optimization is totally developed in Matlab, including thermal simulations, which are calculated analytically using a simulation algorithm. A second algorithm is proposed, where the types and dimensions of the plates also come to compose the optimization variables. For each plate pattern, the configuration optimal parameters are determined, which will be the local optimum. The global optimum is obtained by comparing the all local optimums. Finally, the thermal simulation of the configurations of the optimization problem is treated by algebraic formulas for the thermal effectiveness, rather than the mathematical model of differential equations. This approach has the limitations of the need for a sufficiently large number of plates not to consider the end effects and the need of an equation for each configuration. To analyze the functioning and performance of the proposed algorithms, two examples of optimization are presented.Devido às inúmeras possibilidades de arranjos de passes e tipos de placas, as possíveis configurações de um trocador de calor de placas para determinado projeto pode ser bastante elevado. Este trabalho inicialmente lida com a otimização dos parâmetros de configuração para um dado modelo de trocador. O número de placas, que será a função objetivo implícita nos parâmetros de configuração, deve ser minimizado. É escolhido o método de screening de otimização, que foi estudado no trabalho de Gut (2003). Neste método, a aplicação das restrições hidráulicas e térmicas, nesta ordem, elimina soluções inviáveis até a identificação do conjunto ótimo, caso exista. O algoritmo de otimização é inteiramente desenvolvido no Matlab, inclusive as simulações térmicas, que são calculadas analiticamente através de um algoritmo de simulação. Um segundo algoritmo é proposto, onde os tipos e as dimensões das placas também passam a compor as variáveis de otimização. Para cada padrão de placa, são determinados os parâmetros ótimos de configuração, que serão os ótimos locais. O ótimo global é obtido por comparação entre os ótimos locais. Por último, a simulação térmica das configurações do problema de otimização, é tratada por fórmulas algébricas da efetividade térmica, ao invés do modelo matemático de equações diferenciais. Esta abordagem apresenta as limitações da necessidade de um número suficientemente grande de placas para desconsiderar os efeitos de borda e a necessidade de uma equação para cada configuração. Para analisar o funcionamento e o desempenho dos algoritmos propostos, dois exemplos de otimização foram apresentados.xii, 85 fUniversidade Estadual de MaringáBrasilDepartamento de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUEMMaringá, PRCentro de TecnologiaMauro Antônio da Silva Sá RavagnaniEsdras Penêdo de Carvalho - UEMMárcio Higa - UEMPaulo Roberto Paraíso - UEMMota, Fábio Antônio da Silva2018-04-17T17:45:37Z2018-04-17T17:45:37Z2011info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3806porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2024-02-05T17:52:23Zoai:localhost:1/3806Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestopendoar:2024-04-23T14:56:57.718637Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
title Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
spellingShingle Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
Mota, Fábio Antônio da Silva
Trocador de calor de placas
Parâmetros de configuração
Configurações dos trocadores de calor de placas
Simulação térmica
Método screening
Otimização
Brasil.
Plate heat exchanger
Plate heat exchanger configuration
Simulation
Optimization
Brazil.
Engenharias
Engenharia Química
title_short Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
title_full Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
title_fullStr Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
title_full_unstemmed Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
title_sort Projeto ótimo de trocadores de calor de placas
author Mota, Fábio Antônio da Silva
author_facet Mota, Fábio Antônio da Silva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mauro Antônio da Silva Sá Ravagnani
Esdras Penêdo de Carvalho - UEM
Márcio Higa - UEM
Paulo Roberto Paraíso - UEM
dc.contributor.author.fl_str_mv Mota, Fábio Antônio da Silva
dc.subject.por.fl_str_mv Trocador de calor de placas
Parâmetros de configuração
Configurações dos trocadores de calor de placas
Simulação térmica
Método screening
Otimização
Brasil.
Plate heat exchanger
Plate heat exchanger configuration
Simulation
Optimization
Brazil.
Engenharias
Engenharia Química
topic Trocador de calor de placas
Parâmetros de configuração
Configurações dos trocadores de calor de placas
Simulação térmica
Método screening
Otimização
Brasil.
Plate heat exchanger
Plate heat exchanger configuration
Simulation
Optimization
Brazil.
Engenharias
Engenharia Química
description Because of the many possibilities of arranging passes and plate types, the possible configurations of a plate heat exchanger for a particular design can be quite wide. This paper firstly deals with the optimization of the configuration parameters for a given type of plate exchanger. The number of plates that will be the objective function implicit in the configuration parameters must be minimized. Screening method is chosen for optimization, which was originally described by Gut (2003). In this method, the application of hydraulic and thermal constraints, in this order, eliminate infeasible solutions until identify the optimal set, if any. The optimization is totally developed in Matlab, including thermal simulations, which are calculated analytically using a simulation algorithm. A second algorithm is proposed, where the types and dimensions of the plates also come to compose the optimization variables. For each plate pattern, the configuration optimal parameters are determined, which will be the local optimum. The global optimum is obtained by comparing the all local optimums. Finally, the thermal simulation of the configurations of the optimization problem is treated by algebraic formulas for the thermal effectiveness, rather than the mathematical model of differential equations. This approach has the limitations of the need for a sufficiently large number of plates not to consider the end effects and the need of an equation for each configuration. To analyze the functioning and performance of the proposed algorithms, two examples of optimization are presented.
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011
2018-04-17T17:45:37Z
2018-04-17T17:45:37Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3806
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/3806
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UEM
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UEM
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801841412298244096