P9-SintesedeRedes
-
Upload
vitor-abella -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
description
Transcript of P9-SintesedeRedes
-
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
I t i tiIntegrao mssica e energticaVIII Sntese de Redes de Transferncia
de calor
Prof. Dr. Marcelo FarenzenaProf. Dr. Marcelo FarenzenaDr. Marcelo Escobar
TtulodaApresentaoApresentador
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
EstruturaPor que otimizar? Vale a pena?Por que otimizar? Vale a pena?Um pouco de histria;Mt d i lMtodo sequencial;
Mnimo uso de utilidades; Mnimo nmero de trocadores;
Mnimo custo de rea;
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Introduo TecnologiaPinch
RegrasHeursticas
FundamentosTermodinmicos
BaseSntesedaRede
ProcedimentosAutomticos
MtodosdeOtimizao
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
ProgramaoMatemtica
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Panorama histrico
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
-
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Fluxo de informao
mcp e T hTCustos:UtilidadesmcpeT hTmin UtilidadesTrocadores
Heat Exchanger Network Synthesis (HENS)HeatExchangerNetworkSynthesis(HENS)
ConsumodeUtilidade
Conexo(trocador)
CargasTrmicas
Vazes,Temp.reas( ) p
Qcu,Qhu y QF,TA
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
CustoTotalAnual Configurao/Topologia
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Mtodo sequencial
P1
CUQ HUQ
P1
P2
Q
P3
Area
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
PROBLEMA I: MINIMIZAO DO CONSUMO DE UTILIDADES CONSUMO DE UTILIDADES
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Mnimo Consumo de Utilidades (LP)Intervalode
TH=TH T /2 TC=TC+T i /2
Fluxo ResidualIntervalo k-1 E i R id
Temperaturak1 Rk1TH=TH-Tmin/2 T T +Tmin/2
I t l dProcesso Processo
Intervalo k 1Energia Inserida Energia Removida
Qhi QcjIntervalode
TemperaturakUtilidade UtilidadeQhu Qcu
Fluxo ResidualIntervalo k
RIntervalodeTemperaturak+1
Rk
hTtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Rk Rk1+Qcu Qhu=Qhi Qcj
-
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Balano de Energia por Intervalo de Temperatura
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
CalculodePinchPlanilha.xls
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Formulao em GAMS
min Qcu+Qhu P1
s.a
hRk Rk1+Qcu Qhu=Qhi Qcjvariveis parmetros
ProblemP1 gmsTtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
ProblemP1.gms
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
PROBLEMA II: MINIMIZAO DO NMERO DE TROCADORES DE CALOR
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Otimizao Mista: Minimizar Nmero de TrocadoresModeloCorrentesQuentes: CorrentesFrias:
jiq , i i
jiy ,min
Balano de Energia:
CargaTrmicanatrocaij
iqcu
ij
Hiji qcuQq = ,
BalanodeEnergia:
jqhuConsumoutilidade
friadacorrentei
HiQ
CQ
ji
Cjji qhuQq = ,
RestrioLgica:
{ }10, jiy
Existnciadatrocaij
Consumoutilidadequentedacorrentej
CjQ
jijiji yUq ,,,0 CargaTrmicaCorrenteQuente
CargaTrmicaCorrenteFria
HiQ CjQ
ParmetrosVariveis
jiq , jiy ,iqcu jqhu
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
j
jiU , MximoCalornaTrocaij
-
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Otimizao Mista: Minimizar Nmero de Trocadores
Corrente CargaTrmica(KW)i=1 H1 3150
i=2H2 7200j=1C1 6650J=2C2 3600
Inicialmentesemnenhumautilidade: Arquivo:conexa.gms
Em que condies o problema seria factvel?
Fazendousodeutilidade: Arquivo:conexa2.gms
Emquecondiesoproblemaseriafactvel?
Arquivo:conexa3.gms
Serqueonmerototaldetrocadoresestasendominimizado?
Comolevaremconsideraoaminimizaodoconsumodeutilidades?
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Charada: Emquecondiesessaformulaosimplificadaseriaviveltermodinamicamente.
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Otimizao Mista: Minimizar Nmero de TrocadoresCorrentes Quentes Correntes Frias
i=1 IntervalodeTemperaturak1
j=1IntervalodeTemperaturak1
i=2 j=2
IntervalodeTemperaturaki=3 IntervalodeTemperaturak j=3Qi,k Qj,k
i=4
IntervalodeTemperaturak+1
j=4
IntervalodeTemperaturak+1
Fluxo Residual da corrente i
UQ UF
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Fluxo Residual da corrente iNo Intervalo kRi,k
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Otimizao Mista: Minimizar Nmero de Trocadores
MILP Transshipment Model (Papoulias & Grossmann, 1983)p ( p , )
P2
blTtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
ProblemP2.gms
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
PROBLEMA III: MINIMIZAO DA REA DE TROCA TRMICAREA DE TROCA TRMICA
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
-
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Mnimo Custo de rea / Investimento
Emmf ', Ommf ',
IT OT
F
Immf ',
Bmmmf '',',
mmT ', mmT ',
'mstreamfrom outToTmF
inmT B
mmmf ','',
mTmT
Immf '', Emmf '', Ommf '',
ImmT '',
OmmT '', jim
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
''mstreamfrom Superestrutura
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
Mnimo Custo de rea / InvestimentoNLP Superstructure (Floudas,Circ & Grossmann, 1986)NLP Superstructure (Floudas,Circ & Grossmann, 1986)
P3
ProblemP3 gmsTtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
ProblemP3.gms
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
TEMA DE CASA - EXERCCIO 5DATA DE ENTREGA: PRXIMA AULADATA DE ENTREGA: PRXIMA AULA
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03
Introduo P1 Min. Utilidade P2 Min. rea P3 Min. Custo
TtulodaApresentaoApresentador
08/06/201118:03