Abstract
En esta investigación se propuso un esquema optimizado de distribución de agua para incrementar la termotransferencia, en un sistema de enfriadores de sulfuro de hidrógeno. La instalación está compuesta por dos intercambiadores de calor de tubos y coraza enchaquetados, instalados en un arreglo serie-paralelo. Cada equipo opera con tres fluidos y posee dos vías principales de intercambio térmico. La optimización de los flujos de agua se realizó mediante algoritmos genéticos, utilizando un modelo con base en el método ɛ-NUT para la simulación de los intercambiadores de calor. Se estimó un incremento del calor transferido entre 3695 y 10514 W, así como una disminución de la temperatura del gas a la salida del sistema entre 2.9 y 9.8 K. La recuperación termoenergética calculada osciló entre 3.90 y 22.16 %, con 12.44 % como promedio. Mediante regresión lineal múltiple se determinaron las funciones para solución tecnológica del problema investigado.
Highlights
This research proposed an optimized water distribution scheme in order to increase the heat transfer on a hydrogen sulphide gas coolers system
El sistema estudiado en el presente trabajo constituye un elemento clave en la gestión energética de la planta de procesos químicos donde se encuentra instalado
Las mejoras del modelo se introdujeron en los módulos de cálculo de los coeficientes individuales de transferencia de calor, y en la ecuación para determinar la cantidad de calor transferida
Summary
Comúnmente el agua y la energía están interrelacionadas dentro de un proceso. Si bien el uso mínimo de agua puede conllevar al ahorro de materias primas y del combustible utilizado para los procesos de calentamiento o enfriamiento, el suceso inverso también se manifiesta. Un estudio posterior fue realizado por Sánchez-Escalona y Góngora-Leyva (2019), relacionado también con la disposición serie-paralelo pero considerando tres fluidos, en el cual se estableció un procedimiento para el análisis térmico de los intercambiadores de calor, que permitió proponer mejoras a las instalaciones industriales existentes. Metodología de optimización El sistema de enfriamiento estudiado está compuesto por dos intercambiadores de calor de tubos y coraza enchaquetados, instalados en un arreglo serie-paralelo (flujo de gas en serie, y los de agua en paralelo). La optimización de los flujos de agua en este sistema se realizó mediante algoritmos genéticos, utilizando un modelo basado en el método de la Efectividad - Número de Unidades de Transferencia (ɛ-NUT), para la simulación de los intercambiadores de calor. Determinación de las funciones para solución tecnológica del problema investigado
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