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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23889
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Heat exchanger network retrofit optimization with heat exchanger design |
Título(s) alternativo(s): | Otimização do retrofit de redes de trocadores de calor com projeto de trocadores de calor |
Autor: | Nahes, André Luis Moreira ![]() |
Primeiro orientador: | Costa, André Luiz Hemerly |
Segundo orientador: | Bagajewicz, Miguel Jorge |
Primeiro membro da banca: | Alberton, André Luís |
Segundo membro da banca: | Secchi, Argimiro Resende |
Terceiro membro da banca: | Liporace, Fábio dos Santos |
Resumo: | Redes de trocadores de calor (HEN) são estruturas que promovem a transferência de calor entre correntes quentes e frias de processo, com o objetivo de reduzir o consumo de utilidades. Uma das aplicações de HEN de grande relevância industrial é o retrofit de redes existentes, situação na qual realiza-se um investimento em uma rede já existente para intensificar a recuperação de calor. Comparado com o problema de projeto de uma nova HEN, o problema de retrofit é significativamente mais complexo uma vez que se deve incorporar as características de uma rede já em operação. Do ponto de vista matemático, este é um problema com uma drástica explosão combinatorial e com relevantes não linearidades, apresentando problemas de convergência, múltiplos ótimos locais e elevado esforço computacional. Por conta disso, os trabalhos existentes na literatura estão repletos de simplificações, especialmente os cálculos envolvendo trocadores de calor da rede. Uma modelagem mais detalhada do projeto de novos trocadores e do retrofit de trocadores existentes não só leva a soluções mais lucrativas, mas também a soluções mais realistas uma vez que a modificação do serviço de trocadores existentes deve levar em conta uma série de questões práticas operacionais. Esta tese apresenta uma metodologia de retrofit de redes, baseada em enumeração, que é robusta, lida de maneira eficiente com todas as não linearidades do problema, incorporando um cálculo detalhado dos trocadores da rede. |
Abstract: | Heat exchanger networks (HENs) are structures that promote heat transfer between hot and cold process streams, with the goal of reducing utility consumption. One highly relevant industrial application of HENs is the retrofit of existing networks, in which an investment is made in an already operational network to intensify heat recovery. Compared to the design of a new HEN, the retrofit problem is significantly more complex, as it must incorporate the characteristics of an existing operating network. From a mathematical standpoint, this is a problem with a drastic combinatorial explosion and significant nonlinearities, leading to convergence issues, multiple local optima, and high computational effort. As a result, existing works in the literature are full of simplifications, especially in the calculations involving the network’s heat exchangers. A more detailed modeling of both the design of new exchangers and the retrofit of existing ones not only leads to more profitable solutions but also to more realistic ones, since modifications to the service of existing exchangers must take into account a series of practical operational issues. This thesis presents a robust network retrofit methodology that efficiently handles all the nonlinearities of the problem, incorporating detailed calculations for the exchangers in the network. |
Palavras-chave: | Retrofit de redes de trocadores de calor Retrofit de trocadores de calor Otimização Enumeração Set trimming Heat exchanger network retrofit Heat exchanger retrofit; Optimization Enumeration set trimming |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | NAHES, André Luis Moreira. Heat exchanger network retrofit optimization with heat exchanger design. 2024. 194 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23889 |
Data de defesa: | 26-Dez-2024 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Engenharia Química |
Arquivos associados a este item:
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CRN - Andre Luis Moreira Nahes - 2025.pdf | 272,29 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia | |
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