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


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;


08/06/201118:03


Introduo TecnologiaPinch

RegrasHeursticas

FundamentosTermodinmicos

BaseSntesedaRede

ProcedimentosAutomticos

MtodosdeOtimizao


08/06/201118:03

ProgramaoMatemtica


Panorama histrico


08/06/201118:03


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


08/06/201118:03

CustoTotalAnual Configurao/Topologia


Mtodo sequencial

P1

CUQ HUQ

P1

P2

Q

P3

Area


08/06/201118:03


PROBLEMA I: MINIMIZAO DO CONSUMO DE UTILIDADES CONSUMO DE UTILIDADES


08/06/201118:03


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


Balano de Energia por Intervalo de Temperatura


08/06/201118:03

CalculodePinchPlanilha.xls


Formulao em GAMS

min Qcu+Qhu P1

s.a

hRk Rk1+Qcu Qhu=Qhi Qcjvariveis parmetros

ProblemP1 gmsTtulodaApresentaoApresentador

08/06/201118:03

ProblemP1.gms


PROBLEMA II: MINIMIZAO DO NMERO DE TROCADORES DE CALOR


08/06/201118:03


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


08/06/201118:03

j

jiU , MximoCalornaTrocaij


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?


08/06/201118:03

Charada: Emquecondiesessaformulaosimplificadaseriaviveltermodinamicamente.


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


08/06/201118:03

Fluxo Residual da corrente iNo Intervalo kRi,k


Otimizao Mista: Minimizar Nmero de Trocadores

MILP Transshipment Model (Papoulias & Grossmann, 1983)p ( p , )

P2

blTtulodaApresentaoApresentador

08/06/201118:03

ProblemP2.gms


PROBLEMA III: MINIMIZAO DA REA DE TROCA TRMICAREA DE TROCA TRMICA


08/06/201118:03


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


08/06/201118:03

''mstreamfrom Superestrutura


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


TEMA DE CASA - EXERCCIO 5DATA DE ENTREGA: PRXIMA AULADATA DE ENTREGA: PRXIMA AULA


08/06/201118:03



08/06/201118:03

P9-SintesedeRedes

Documents

Transcript of P9-SintesedeRedes