Metoda Pinch Aplicată în Ingineria Chimică

Se consideră o instalaţie tehnologică în care trei fluxuri calde trebuie să fie răcite şi două fluxuri reci trebuie să fie încălzite. Pentru toate fluidele se cunosc capacităţile calorice şi temperaturile corespunzătoare intrării, respectiv ieşirii din schimbătoare şi acestea sunt prezentate în tabelul 1:

Tabel 1. Caracteristicile fluxurilor calde şi reci

FLUXURI Capacitatea calorica kW/°C Temperatura de intrare °C Temperatura de iesire °C

Fluxul cald C1 20 275 100

Fluxul cald C2 30 250 50

Fluxul cald C3 10 200 75

Fluxul rece R1 35 50 170

Fluxul rece R2 25 30 150

1. Reprezentarea grafică a fluxurilor şi trasarea curbelor compuse

În funcţie de temperaturi, se reprezintă grafic fluxurile existente conform schemei din figura 1.

Fig. 1. Reprezentarea grafică a fluxurilor existente

Pentru fluxurile calde şi reci se întocmesc tabelele 2,3 în care sunt evidenţiate fluxurile termice cedate respectiv primite pe zone înguste.

Tabel 2 Stabilirea Fluxuriolor termice primite

T °C R1 R2

QR1 kw QR2 kw QR1+ QR2 kw ∑ QR kw Punct pe curba

30 0 A

30-50 - =500

500

50 500 B

50-150 =3500

=2500

6000

150 6500 C

150-170 700 - 700

170 7200 D

Total 7200

Tabel 3. Stabilirea fluxurilor termice cedate

C1 C2 C3

T °C Qc1 kw Qc2 kw Qc3 kw Qc1+Qc2+Qc3 ∑Qc kw Puncte pe curba

50 0 E

50-100 - 750 - 750

100 750 F

100-120 - 750 250 1000

120 1750 G

120-175 2000 3000 1000 6000

175 7750 H

175-200 1000 1500 - 2500

200 10250 I

200-250 500 - - 500

250 10750 J

Total 10750

i= 1,2,3

j=E,F,G,H,I,J

În figura 2. sunt reprezentate cele două curbe (CCFC şi CCFR) prin punctele A,B,C,D şi respectiv prin punctele E,F,G,H,I,J.

Curba CCFR, aceasta se va translata până la stabilirea pinch-ului (Δtmin impus = 10 °C. Noua poziţie a curbei CCFR este reprezentată prin punctele A’, B’,C’, D’.

Se duc verticalele E,B’,F,G,C’ şi se obţin punctele K,L,M,N,O,P,R.

Fig. 2. Curbele compuse CCFR şiCCFC

Temperaturile necunoscute de pe verticalele trasate fiind calculate prin următoarele bilanţuri termice:

Calculul acestor fluxuri caracteristice este prezentat în relaţiile:

kW