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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37564| Título: | Desenvolvimento e otimização numérica de um trocador de calor casco-tubo para reaproveitamento de vapor flash em linhas de retorno de condensado |
| Título(s) alternativo(s): | Development and numerical optimization of a shell-tube heat exchanger for reuse of flash-steam in condensate return lines |
| Autor(es): | Leão, Adryel Leandro |
| Orientador(es): | Rossi, Luciano Fernando dos Santos |
| Palavras-chave: | Permutadores térmicos Sustentabilidade Algoritmos genéticos Vapor d'água Calor - Transmissão Heat exchangers Sustainability Genetic algorithms Steam Heat - Transmission |
| Data do documento: | 29-Nov-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | LEÃO, Adryel Leandro. Desenvolvimento e otimização numérica de um trocador de calor casco-tubo para reaproveitamento de vapor flash em linhas de retorno de condensado. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O vapor é amplamente utilizado como o principal método para o fornecimento de energia térmica devido às suas características únicas, apresentando uma grande variedade de aplicações e usos. O ciclo industrial do vapor pode ser resumido em quatro etapas, sendo as três primeiras a geração, distribuição e utilização de vapor nos processos. A última etapa ocorre após o consumo do vapor nos equipamentos, onde o condensado quente é retornado para a casa de caldeiras, sofrendo redução de pressão, em que parte da massa de água sofre evaporação devido ao efeito da diferença de pressões, resultando no vapor conhecido como vapor flash. Em muitas plantas industriais, o vapor flash não é devidamente aproveitado, muitas vezes sendo descartado para a atmosfera, provocando em desperdício de energia e de água tratada, além de poluição térmica. De modo a reduzir as perdas, pode-se realizar a aplicação de trocadores de calor casco-tubo para o aquecimento de água através da condensação do vapor flash. Por sua vez, a geometria final de um trocador de calor pode variar conforme as necessidades do projeto, como número de tubos, diâmetros dos tubos e do casco, comprimento e número de passes. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um programa computacional na linguagem Matlab para aplicação de Algoritmo Genético (AG) para otimização da geometria de um trocador de calor. Foram realizadas simulações comparando os resultados obtidos através da metodologia com um equipamento disponível no mercado. Os resultados mostraram bom desempenho para o módulo de otimização da geometria. Por fim, foram avaliadas as reduções financeiras e de emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) obtidas com o reaproveitamento de vapor flash. |
| Abstract: | Steam is widely used as the primary method for providing thermal energy due to its unique characteristics, offering a wide range of applications and uses. The industrial steam cycle can be summarized in four stages, with the first three being the generation, distribution, and utilization of steam in processes. The last stage occurs after the steam is consumed in equipment, where the hot condensate is returned to a tank, undergoing pressure reduction, and part of the water mass undergoes evaporation due to the pressure difference, resulting in the product known as flash steam. In many industrial plants, flash steam is not properly utilized and is often discharged into the atmosphere, leading to energy and treated water wastage, as well as thermal pollution. To reduce losses, shell-and-tube heat exchangers can be used to heat water through the condensation of flash steam. The final geometry of a heat exchanger can vary based on project needs, such as the number and diameter of tubes, shell dimensions, length, and number of passes. The aim of this study was to develop a computational program in the Matlab language for the application of Genetic Algorithms (GA) to optimize the geometry of a heat exchanger. Simulations were conducted comparing the results obtained through the methodology with equipment available in the market. The results showed good performance for the geometry optimization module. Finally, the financial and greenhouse gas emission reductions obtained through the reuse of flash steam were evaluated. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37564 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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