REDES DE INTERCAMBIADORES DE CALOR Luis Henríquez Daniel Navia José Salazar

Diseño de una HEN

Diseño de HEN mediante enfoque de Optimización Minimizar los Utilities, empleando programación lineal (LP). Stream Matching, empleando programación lineal entera-mixta (MINLP).

Estrategia de Diseño de una HEN Minimización de Utilities - Método TI (+ gráficos) Método LP Stream Matching - Diseño “en el pinch” Método MILP Reducción de la red Romper “ciclos de calor” Computar CA Datos de corrientes y utilities + restricciones ΔTmin Valor Óptimo Red Final Si No Cambiar

Rompiendo los “ciclos de calor” Minimización del número de unidades de intercambio de calor. Precio relativo del combustible bajo con respecto al costo de compra de los Intercambiadores de calor. Aumento de los servicios. Flujo de energía a través del punto pinch. Hohmann (1971) obtuvo la relación: NHX : Número de intercambiadores de calor. Ns : Número de corrientes. Nu : Número de utilities.

Rompiendo los “ciclos de calor” Figura X. HEN con mínimos utitlities. Identificación del primer loop energético.

Rompiendo los “ciclos de calor” ç P inch point D T = 10 ºC min Stream C , ( kW/ºC) 180 ºC 110 ºC 40ºC H1 2 cw 150 ºC 140 ºC 110 ºC 80 ºC 4 0ºC H2 4 160 kW s 180 ºC 113.33 ºC 100 ºC 60 ºC C1 3 60 kW 60 kW 40 kW 120 kW + 130 ºC 83.4 ºC 30 ºC C2 80 kW 2.6 120 kW 140 kW Figura XX. HEN con unidad removida presentando violación a Tmin.

Rompiendo los “ciclos de calor” ç P inch point D T = 10 ºC min Stream C , ( kW/ºC) 180 ºC 123.33ºC 40ºC H1 2 cw 150 ºC 4 0ºC H2 4 160 kW + X kW s 180 ºC 113.33 ºC 60 ºC C1 3 60 kW 14 0 kW 40 kW 120 kW + - 130 ºC 30 ºC C2 X kW X kW 2.6 120 kW 140 kW - + X kW X kW Figura XXX. HEN con unidad removida imponiendo cumplimiento de Tmin.

Rompiendo los “ciclos de calor” ç P inch point D T = 10 ºC min Stream C , ( kW/ºC) 180 ºC 123.33ºC 40ºC H1 2 cw 150 ºC 140ºC 116.6 ºC 86.6 ºC 4 0ºC H2 4 1 86.6 kW s 180 ºC 113.33 ºC 100 ºC 60 ºC C1 3 86.6 kW 1 13.3 kW 40 kW 120 kW 130 ºC 94.1 ºC 30 ºC C2 2.6 93.3 kW 1 66.6 kW Figura XXXX. HEN disminuida con cumplimiento de Tmin. Identificación del segundo loop energético.

Rompiendo los “ciclos de calor” Figura XXXXX. HEN con mínimas unidades de transferencia de calor.

Rompiendo los “ciclos de calor” Necesidad de evaluar los costos anuales para todas las redes. cw = 0.0015 ($/kg); cs = 0.006 ($/kg) Cp = 3000A0.5 ($, m2); r = 0.1 Red (ΔTmin = 10 ºC) Costos Servicios ($/año) Costo Compra ($) Costos Anuales 8 (Min Utiities) 10960 66900 17650 7 13250 57470 19000 6 54430 18690 5 (Min Unidades) 15340 45930 19930 Volver

Minimización de Utilities: Método LP Propuesto por: