Orientador: Alberto Luiz de Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T05:31:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ravagnani_MauroAntoniodaSilvaSa_D.pdf: 3963857 bytes, checksum: 25a55db7dbf16bd53e8bdc0243201327 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um programa computacional para síntese de redes de trocadores de calor incorporando o dimensionamento termohidráulico dos equipamentos. O programa desenvolvido utiliza os conceitos da chamada Tecnologia Pinch ("Pinch Technology"). Para a síntese da rede são definidos inicialmenteos seus objetivos com relação ao custo global mínimo, L / Abstract: In this work a computational program was developed interfacing heat exchanger network synthesis and detailed heat exchanger design. The program uses the concepts of Pinch Technology. To the network synthesis are defined initially the targets with respect to the global minimumcost, optimum ATmin, minimum exchange area, minimum number of units and the hot and cold utilities demand. The network is synthesized using the Pinch Design Method. After these, the network is evolved, identifying and breaking loops without changes in the utilities demand. After the evolution, the exchangers are designed considering pressure drop and fouling, using the Bell-Delaware method. The program was developed in modular form, and the utilization of each module is explained using literature problems. An industrial problem is used to show the applicability of the program developed. The results shown the consistency in the methodology reflecting the importance of the termohidraulic design in the heat exchanger network synthesis / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T06:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ponce_GustavoHenriqueSantosFlores_M.pdf: 2143696 bytes, checksum: b1a887c5f0e6a50df07854e7fc8a5150 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo dessa dissertação foi o de comparar, através de simulações utilizando o software Aspen Plus® os gastos energéticos de uma coluna de destilação usual com relação a uma Coluna de Destilação com Integração Interna de Calor (CDIIC), para o mesmo fim. A destilação é um processo que consome muita energia sendo que possui uma baixa eficiência energética (em torno de 10%). A CDIIC atua aumentando a temperatura da seção de retificação colocando esta em contato direto com a seção de esgotamento, fazendo-as trocar calor, provendo parte, ou toda energia, necessária a ser adicionada e retirada da coluna. Trata-se de uma recente tecnologia com a vantagem de uma menor degradação energética ao longo da coluna e, conseqüente, maior eficiência. Nas simulações foram realizadas concentrações (em percentual mássico de etanol) de uma mistura de etanol - água a 92,6% a partir da concentração que a mistura de vinho fermentado de-levedurado do processo batelada alimentada contendo 8% em massa. A mistura etanol-água foi estudada porque hoje existe um grande interesse no Brasil em tecnologias que diminuam o seu custo de produção. Sendo a destilação a etapa fundamental do processo de concentração dessa mistura, e a mesma se tratar de um processo que demanda muita energia, o projeto se encaixa justamente na prerrogativa da diminuição dos gastos na obtenção do produto de interesse. Os resultados mostram uma economia energética na coluna CDIIC próxima de 80% com relação à coluna convencional. Por não possuir o valor experimental do coeficiente global para a mistura e este ser essencial para o calculo da troca térmica (assim como a área efetiva de troca térmica) na CDIIC, utilizou-se correlações para seu cálculo, estas tiveram grande enfoque teórico/metodológico no trabalho e influenciaram diretamente nos resultados / Abstract: The objective of this thesis was to compare, through simulations using the software Aspen Plus® energy spent of a usual distillation column with respect to a Internal Heat Integration Distillation Column (i-HIDIC) for the same purpose. Distillation is a process that consumes lots of energy being that has a low efficiency (around 10%). The CDIIC works by increasing the temperature of the rectifying section putting it in direct contact with the stripping section, making the heat exchange, providing some or all energy needed to be added and removed from the column. This is the latest technology with the advantage of a lower energy degradation along the column and, consequently, greater efficiency. In the simulations were conducted concentrations (in mass percentage of ethanol) of a mixture of ethanol - water to 92.6% from the concentration of the mixture of fermented wine without yeast of fed batch process with 8% by weight. The ethanol-water mixture was studied because today there is great interest in Brazil in technologies that reduce their cost of production. As the distillation is the key step in process of concentration in the blend, and the same it is a process that demands lots of energy, the project fits in the reduction of expenses in obtaining the product of interest. The results show an energy economy in the CDIIC column of 80% compared to conventional column. Why not have the experimental value of the overall coefficient of heat transfer for the mix and this is essential for calculating the heat exchange (as well as the effective area of heat exchange) in CDIIC, correlations was used for your calculation, these had highly approach theoretical and methodological at work and directly influence in the results / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Berton_RafaelPiatto_M.pdf: 2760941 bytes, checksum: e126adb4bc1c7a9e7512cbc1b44cbb70 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente a pesquisa por tecnologias que permitam o uso mais inteligente e disseminado das fontes renováveis de energia em complemento aos meios convencionais, tem ganhado importância em virtude da necessidade de se aliar sustentabilidade ao suprimento da crescente demanda mundial. O interesse deste trabalho residiu em investigar o comportamento da eficiência energética relativa à conversão da biomassa em recursos provenientes do processo de pirólise rápida, a saber, o bio-óleo e o carvão residual (charcoal). O caso estudado se constituiu na análise de uma planta de pirólise rápida em escala industrial, por meio de simulação computacional utilizando o software Cycle-Tempo, específico para dimensionamento termodinâmico de sistemas. Foram analisadas três possibilidades para a integração energética do processo, o primeiro fazendo uso da combustão do carvão residual para suprir a demanda energética do sistema, o segundo complementando sua operação através da recuperação do calor proveniente da condensação dos vapores para uso na secagem da biomassa original e o terceiro direcionando este calor para o pré-aquecimento dos gases de fluidização do reator. Através da análise comparativa de eficiência energética e das características técnicas das alternativas propostas, foi possível quantificar os ganhos de eficiência possibilitados pela integração energética, estabelecer limites operacionais e parâmetros de processo úteis à continuidade da pesquisa neste segmento, assim como visualizar possíveis vantagens ou pontos críticos dos sistemas estudados / Abstract: The current research for technologies that allow a more intelligent use and the spreading of renewable energy in addition to conventional means, has become increasingly important due to the need to combine sustainability to supply the growing global demand. The interest of this work resided in investigating the behavior of energy efficiency for the conversion of biomass resources into fast-pyrolysis's products, namely the bio-oil and bio-char. The case study consisted in the analysis of a fast pyrolysis plant in industrial scale by means of computer simulation using the software Cycle-Tempo, specific for sizing thermodynamic systems. Three possibilities were analyzed for energy integration of the system, the first making use of residual coal combustion to supply the energy demands of the system, the second complementing its operation by recovering the heat from the condensing vapors for drying the biomass, and the third directing this amount of energy to preheat the reactor's fluidizing gas. Through a comparative analysis of energy efficiency and technical characteristics of the proposed alternatives, it was possible to quantify the efficiency gains enabled by energy integration, and also establishing operating limits and process parameters useful for continuing the research in this segment, as well as displaying possible advantages or critical points of the systems studied / Mestrado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Roger Josef Zemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:53:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_FilipeAlves_M.pdf: 2399383 bytes, checksum: b85757c1658e9d740e40d955ddc36d5e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com o desenvolvimento da análise pinch, foi possível estabelecer metas de consumo de utilidades em processos químicos e posteriormente sintetizar a rede capaz de atender as metas estabelecidas. Em contrapartida, os processos energeticamente integrados atendendo essas metas podem ser difíceis de se controlar e isso motiva estudar a controlabilidade e a dinâmica desses processos. Porém, a literatura vem tratando esses estudos desacoplando a rede do restante do processo e isso pode introduzir erros nos resultados, pois dinâmicas importantes associadas aos reciclos são perdidas. Assim, neste trabalho foi levantada a hipótese de que a análise da controlabilidade de redes de trocadores de calor, assim como o projeto de seus controladores, desprezando-se outros equipamentos de processo como colunas, reatores etc., pode induzir a uma falsa compreensão da dinâmica do processo e levar à síntese de uma rede fora do ótimo entre objetivos econômicos e controlabilidade. Para a execução das simulações, foi construída uma ferramenta computacional em Matlab onde foram implementados os modelos dos trocadores de calor e dos outros equipamentos de processo. Foi proposto um estudo de caso para um processo fictício com cinco topologias de redes de trocadores onde a controlabilidade foi avaliada utilizando-se dois índices em estado estacionário e um índice dinâmico. Observou-se que existe uma tendência de redução na controlabilidade conforme a integração energética aumenta e por isso a topologia que atendia às metas da análise pinch foi indicada por todos os índices como tendo a pior controlabilidade. Também foi testada a influência do atraso de transporte e da diferença entre as velocidades das dinâmicas dos equipamentos. A hipótese levantada neste trabalho foi comprovada / Abstract: The development of pinch analysis gave a powerful tool for engineers to establish energy targets for chemical processes and, with some extra work, synthesize a heat exchanger network to attain those targets. On the other hand, these heat integrated networks are generally hard to control, motivating several studies on their controllability and dynamics. However, most scientific studies decouples the network from the rest of the process and it can introduce errors in the results, because important dynamics related to recycles are lost. Therefore, it was raised the hypothesis that the controllability analysis of a heat exchanger network, as the design of their controllers, disregarding the other process equipments such as columns, reactors etc., may lead to false comprehension of the process dynamics and make the network synthesis out of the optimum between economic and controllability objectives. To simulate the systems, a computational tool was developed in Matlab, where the models of the heat exchangers and the other equipments were implemented. A case study of a fictitious process was proposed and five heat exchanger topologies were synthesized, with controllability assessed by two steady state indexes and a dynamic one. It was observed that controllability decreases as heat integration increases, therefore, the pinch network was pointed as having the worst controllability. The effects of dead time and difference between dynamic velocities in the equipments were also tested. The hypothesis was proven / Mestrado / Engenharia Química / Mestre em Engenharia Química