Síntesede de redes flexíveis de trocadores de calor via programação matemática usando um método sequencial

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Miranda, Camila de Brito
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
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Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual de Maringá
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Maringá, PR
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Calor - Redes flexíveis de trocadores - Otimização
Calor - Programação linear (PL) - Redes flexíveis - Método sequencial
Calor - Programação não linear (PNL) - Programação matemática
660.28427
Engenharias
Engenharia Química
Link de acesso: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/6871
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Mauro Antonio da Silva Sá Ravagnani
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Os modelos desenvolvidos são baseados em técnicas de programação matemática e foi baseado em um método sequencial publicado em Floudas e Grossmann (1986, 1987a), o qual é decomposto em três objetivos: custo mínimo de utilidades para cada período de operação, formulado como um problema de programação linear (PL); mínimo número de unidades de troca de calor, formulado como um problema de programação linear mista inteira (PLMI); e mínimo custo de investimento, formulado como um problema de programação não linear (PNL). No último caso, propõe-se uma alteração na superestrutura apresentada pelos autores, adicionando um by-pass que sai da entrada de um trocador e entra na saída de outro trocador e propõe-se a criação de dois conjuntos e um parâmetro para reduzir o número de variáveis e de restrições envolvidas nessa formulação matemática. Dois exemplos da literatura foram estudados com o objetivo de comparar os resultados encontrados pelos modelos desenvolvidos no presente trabalho e os apresentados por Floudas e Grossmann (1987a). Os resultados encontrados evidenciaram custos totais menores que os do trabalho original, mostrando que os resultados obtidos por aqueles autores provavelmente ficaram aprisionados em ótimos locais. Além disso, o segundo exemplo também foi aplicado por Isafiade e Fraser (2010), os quais obtiveram um custo total anualizado maior que o encontrado pelos modelos desenvolvidos neste trabalho. Desta forma, comprovam a viabilidade dos modelos propostos, atingindo, assim, os objetivos do presente trabalhoABSTRACT: One of the most important fields in the study of industrial processes is the synthesis of heat exchanger networks (HEN). By using a HEN it is possible to maximize the energy recovery, reducing the use of cold and hot utilities. In this paper it is presented models using mathematical programming for the synthesis of flexible heat exchanger networks, which are HEN able to support changes in flowrates, inlet and outlet temperatures in a finite sequence of periods of time. The models were developed according to a sequential method based on Floudas and Grossmann (1986, 1987a). This work is decomposed in three goals: the minimum utility cost for each period of operation formulated as a linear programming (LP) problem; the fewest number of units of heat exchange formulated as a mixed integer linear programming (MILP) problem; and the minimum investment cost, formulated as a nonlinear programming (NLP) problem. In the last case the original superstructure is improved. A bypass coming out of the entrance of a heat exchanger and into the output of another heat exchanger is added. Also two sets and a parameter are created to reduce the number of variables and constraints involved in this mathematical formulation. Two examples were used to test the models applicability and results achieved by the models are compared with the results of Floudas and Grossmann (1987). Total costs are better than the original paper, indicating that the authors result was trapped in local minima. The last example was also applied for Isafiade and Fraser (2010), who had a total annualized cost higher than that found for models developed in this work. The results found demonstrate the viability of the proposed models, reaching the goals of this workxv, 62 f. : il. (algumas col.).Universidade Estadual de MaringáDepartamento de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaMaringá, PRCentro de TecnologiaRavagnani, Mauro Antonio da Silva SáCosta, Caliane Bastos BorbaParaíso, Paulo RobertoMiranda, Camila de Brito2024-02-01T20:13:55Z2024-02-01T20:13:55Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMIRANDA, Camila de Brito. Síntesede de redes flexíveis de trocadores de calor via programação matemática usando um método sequencial. 2014. xv, 62 f. Dissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2014, Maringá, PR.http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/6871ark:/35916/0013000000whfinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2024-02-01T20:24:32Zoai:localhost:1/6871Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestrepositorio@uem.bropendoar:2024-02-01T20:24:32Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
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