Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santana, Mariana Fraga
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862
Resumo: Orientador: Roger Josef Zemp
id UNICAMP-30_1f192838dad0bb1a86924424615f43e1
oai_identifier_str oai::862912
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemáticaAutomatic synthesis of heat exchanger networks using pinch analysis and mathematical programmingPermutadores térmicosEnergia - ConservaçãoModelos matemáticosHeat exchanger networksOptimizationHeat integrationOrientador: Roger Josef ZempDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Desde a crise energética dos anos 70, a otimização do consumo de energia se tornou uma importante tarefa para os engenheiros de processo. Duas diferentes metodologias têm sido aplicadas para minimizar o uso de energia em processos químicos. A primeira é a metodologia Pinch, que envolve a aplicação de análise termodinâmica do processo e baseia-se em metas de energia e custo para obter uma rede de trocadores de calor que opera com o mínimo consumo de energia. A segunda é a programação matemática, que consiste na elaboração de modelos matemáticos complexos resolvidos através de métodos numéricos. Neste trabalho, uma nova metodologia para a síntese de redes de trocadores de calor é apresentada. O procedimento proposto combina a abordagem sistemática da tecnologia Pinch com métodos de programação matemática (linear inteira mista) e procedimentos evolutivos. A nova metodologia é baseada na otimização de uma superestrutura cuja complexidade varia ao longo do procedimento de síntese da rede de trocadores, e que permite ao engenheiro de projeto a consideração das restrições do processo sem necessidade de formulação matemática das mesmas. Uma vantagem da metodologia é a possibilidade de considerar aspectos práticos como operabilidade e controlabilidade. O método proposto é ilustrado com a integração energética de três problemas típicos: um caso-teste com quatro correntes, o caso padrão em estudos de integração energética da planta simplificada de aromáticos e o caso recente do sistema de célula combustível a membrana trocadora de prótons. Foram obtidas redes alternativas para os casos estudados, que são energeticamente eficientes, mais baratas e simplesAbstract: Since the energy crisis of the 70s, the optimization of energy consumption has become an important task for process engineers. Two different methodologies have been applied to minimize energy use in chemical processes. The first methodology is the pinch method, which involves applying process thermodynamic analysis and it is based on energy and cost targets for a network of heat exchangers operating at the minimum power consumption. The second one is the mathematical programming, which is the development of complex mathematical models solved through numerical methods. In this work, a new methodology for the synthesis of heat exchanger networks is presented. The proposed procedure combines the systematic approach of Pinch technology with mathematical programming methods (mixed integer linear) and evolutionary procedures. The new methodology is based on the optimization of a superstructure whose complexity varies throughout the synthesis procedure of the network of exchangers, which allows the design engineer to consider the constraints of the process without having to include them into the mathematical formulation. One advantage of this methodology is the possibility of considering practical aspects such as controllability and operability. The proposed method is illustrated by the energy integration of three typical problems: a test case with four streams, the standard case in studies of energy integration simplified aromatics plant and the recent case of fuel processor system coupled to proton exchange membrane fuel cell. Alternative networks were obtained for the cases studied, which are energy efficient, cost-effective and simplerMestradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaMestre em Engenharia Química[s.n.]Zemp, Roger Josef, 1962-Silva, Marcelo Modesto daCosta, Aline Carvalho daUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSantana, Mariana Fraga2012info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf107 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862SANTANA, Mariana Fraga. Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática. 2012. 107 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/862912porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T06:38:26Zoai::862912Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T06:38:26Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
Automatic synthesis of heat exchanger networks using pinch analysis and mathematical programming
title Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
spellingShingle Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
Santana, Mariana Fraga
Permutadores térmicos
Energia - Conservação
Modelos matemáticos
Heat exchanger networks
Optimization
Heat integration
title_short Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
title_full Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
title_fullStr Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
title_full_unstemmed Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
title_sort Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática
author Santana, Mariana Fraga
author_facet Santana, Mariana Fraga
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Zemp, Roger Josef, 1962-
Silva, Marcelo Modesto da
Costa, Aline Carvalho da
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Santana, Mariana Fraga
dc.subject.por.fl_str_mv Permutadores térmicos
Energia - Conservação
Modelos matemáticos
Heat exchanger networks
Optimization
Heat integration
topic Permutadores térmicos
Energia - Conservação
Modelos matemáticos
Heat exchanger networks
Optimization
Heat integration
description Orientador: Roger Josef Zemp
publishDate 2012
dc.date.none.fl_str_mv 2012
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 https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862
SANTANA, Mariana Fraga. Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática. 2012. 107 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862. Acesso em: 15 mai. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862
identifier_str_mv SANTANA, Mariana Fraga. Síntese automática de redes de trocadores de calor a partir de análise Pinch e programação matemática. 2012. 107 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1617862. Acesso em: 15 mai. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/862912
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
107 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1799138497256226816

Registros relacionados