Cuprins
- 1. Introducere
- 2. Date de proiectare
- 3. Proiectarea reţelei de schimbătoare de căldură
- 4. Calculul ariei necesare transferului termic
- 5. Diagrama capacităţi calorice – temperatură
- 6. Curba compusă globală
- 7. Calculul economic pentru o reţea sintetizată de schimbătoare de căldură
- 8. Simularea în ASPEN HX-NET
- 9. Concluzii
Extras din proiect
1. Introducere
Conceptul „pinch” a fost elaborat în perioada 1981 – 1984 de către prof. Bodo Linnhoff, la Universitatea din Manchester, Institutul de Ştiinţă şi Tehnologie – UMIST – Anglia.
Tehnica, relativ simplă, este bazată pe un mijloc eficace de care pot dispune inginerii chimişti pentru evaluarea pierderilor şi pentru găsirea căilor de perfecţionare a proceselor tehnologice.
În prezent, metoda este amplificată mai ales pentru analiza proceselor şi de aceea se consideră mai potrivită noţiunea „analiza pinch” decât „tehnologia pinch”.
Noţiunea de „pinch” este cunoscută şi utilizată în legătură cu variaţia temperaturilor fluidelor care schimbă căldură între ele, într-un schimbător de căldură în contracurent. „Pinch” se poate traduce prin strangulare, gâtuire sau ciupitură şi reprezintă în fond diferenţa minimă de temperatură luată dintre fluide.
Ţintele care se urmăresc la aplicarea analizei pinch, la proiectarea sau la reproiectarea reţelelor de schimbătoare de căldură, sunt:
- Consumuri minime de utilităţi, calde şi reci, când se urmăreşte recuperarea maximă de căldură;
- Numărul minim de aparate de schimb de căldură;
- Aria totală de schimb de căldură minină.
Schimbătoarele de căldură asigură recuperarea căldurii din fluxurile fierbinţi şi răcirea produselor obţinute până la temperaturile maxime admise la depozitare.
În cazul în care, conţinutul de căldură al fluidelor calde ce urmează a fi răcite depăşeşte necesarul de căldură pentru încălzirea fluxurilor reci, surplusul de energie ce rezultă trebuie utilizat la un nivel termic cât mai ridicat posibil.
Dacă, din contră, conţinutul de căldură disponibil al fluxurilor calde este mai mic decât necesarul de căldură pentru aducerea fluxurilor reci la nivel termic cerut, este indicat ca energia suplimentară ce trebuie introdusă cu nivel termic cât mai coborât posibil.
Acestea sunt criteriile de bază ce trebuie avute în vedere în cazul alcătuirii unei reţele de schimbătoare de căldură se corelează cu cheltuielile de investiţii şi exploatare.
2. Date de proiectare
Se consideră o instalaţie tehnologică în care trei fluxuri calde trebuie să fie răcite şi două fluxuri reci trebuie încălzite. Pentru toate fluidele se cunosc capacităţile calorice şi temperaturile corespunzătoare intrării, respectiv ieşirii din schimbătoare şi acestea sunt prezentate în tabelul 1.1:
Tabel 2.1. Caracteristicile fluxurilor calde şi reci
FLUXURI Capacitatea calorică
Temperatura de intrare
Temperatura de ieşire
Fluxul cald
25 150 50
Fluxul cald
14 200 75
Fluxul cald
30 250 100
Fluxul rece
20 50 175
Fluxul rece
40 80 180
2.1. Reprezentarea grafică a fluxurilor şi trasarea curbelor compuse
În funcţie de temperaturi, se reprezintă grafic fluxurile existente conform schemei din figura 2.1.
Fig. 2.1. Reprezentarea grafică a fluxurilor existente
Pentru fluxurile calde şi reci se întocmesc tabelele 2.2, 2.3 în care sunt evidenţiate fluxurile termice cedate respectiv primite pe zone înguste.
Tabel 2.2. Stabilirea fluxurilor termice cedate.
Punct pe
curbă
50 0 A
50 – 75 625 – – 625
75 625 B
75 – 100 625 350 – 975
100 1600 C
100 – 150 1250 700 1500 3450
150 5050 D
150 – 200 – 700 1500 2200
200 7250 E
200 – 250 – – 1500 1500
250 8750 F
Tabel 2.3. Stabilirea fluxurilor termice primite.
Punct pe
curbă
50 0 G
50 – 75 600 – 600
75 600 H
75 – 100 1900 3800 5700
100 6300 I
100 – 150 – 200 200
150 6500 J
În figura 2.2. sunt reprezentate cele două curbe (CCFC şi CCFR) prin punctele A, B, C, D, E, F respectiv prin punctele G, H, I, J. În coordonate t-Q, punctului A, respectiv G îi corespunde punctului .
Curba CCFR se va translata până la stabilirea pinch-ului . Noua poziţie a curbei CCFR este prezentată prin punctele G’, H’, I’, P, J’.
Se duc verticale prin punctele G’, H’,C, I’, E, J’ şi se stabilesc pe abcisă, pe scara lui Q, prin diferenţă, fluxurile termice caracteristice.
Preview document
Conținut arhivă zip
- Metoda Pinch Aplicata in Industria Chimica.doc