Projeto de parametrização e otimização de custo de trocador de calor para aplicação industrial
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2022Author
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Abstract in Portuguese (Brasil)
No processo de fabricação de materiais nãotecidos, é fundamental o uso de ar comprimido para o resfriamento do material polimérico. Compressores de ar centrífugos são comumente utilizados para aplicações industriais que exigem um grande abastecimento de ar comprimido. O estudo apresentado analisou um compressor deste tipo, instalado em uma fábrica de nãotecidos. Este necessita de lubrificação para o seu funcionamento, a fim de evitar possíveis problemas como desgaste de componentes ou falha no ...
No processo de fabricação de materiais nãotecidos, é fundamental o uso de ar comprimido para o resfriamento do material polimérico. Compressores de ar centrífugos são comumente utilizados para aplicações industriais que exigem um grande abastecimento de ar comprimido. O estudo apresentado analisou um compressor deste tipo, instalado em uma fábrica de nãotecidos. Este necessita de lubrificação para o seu funcionamento, a fim de evitar possíveis problemas como desgaste de componentes ou falha no compressor, oriundos da alta temperatura do óleo. O atual sistema apresenta limitações e não mantem o lubrificante em temperatura adequada durante os dias mais quentes do verão. Este trabalho propõe o dimensionamento de um único trocador de calor para o compressor em questão, evitando este problema. O projeto consiste na determinação da energia térmica a ser transferida, no número de tubos e no comprimento do trocador, no coeficiente global de transferência de calor, bem como na perda de carga no trocador de calor. Além disso, o trabalho também apresenta um estudo de otimização do custo de investimento e operação deste trocador por meio do método de algoritmos genéticos desenvolvido no software Matlab. A otimização através de algoritmos genéticos apresentou expressivas reduções dos custos totais. Os resultados mostram um potencial retorno financeiro e energético para a empresa dentro de dois anos de sua instalação, aumentando a produtividade do maquinário. Com este trabalho, conclui-se também que o trocador de calor parametrizado atende as restrições de dimensões impostas e terá uma rápida instalação, não havendo necessidade de perda de capacidade produtiva. ...
Abstract
In the manufacturing process of non-woven materials, it is essential to use compressed air to cool the polymeric material. Centrifugal air compressors are commonly used for industrial applications that require a large supply of compressed air. The study presented analyzed this type of compressor, installed in a nonwoven factory. Lubrication is needed for its operation, in order to avoid problems such as component wear or compressor failure, due to high oil temperature. The current system has li ...
In the manufacturing process of non-woven materials, it is essential to use compressed air to cool the polymeric material. Centrifugal air compressors are commonly used for industrial applications that require a large supply of compressed air. The study presented analyzed this type of compressor, installed in a nonwoven factory. Lubrication is needed for its operation, in order to avoid problems such as component wear or compressor failure, due to high oil temperature. The current system has limitations and can’t maintain the suitable oil temperature in the summer days When the environment temperature is elevated. This work proposes the design of a single heat exchanger for this compressor, preventing this problem. The project consists of determining the thermal energy to be transferred, the number of tubes and the length of the exchanger, the global heat transfer coefficient, as well as the pressure drop in the heat exchanger. In addition, the work also presents a study to optimize the investment and operation cost of this exchanger by the method of genetic algorithms developed in Matlab software. The results show a potential financial and energy return for the company within two years of its installation. Optimization through genetic algorithms showed significant reductions in total costs. With this work it is also concluded that the parameterized heat exchanger meets the imposed specifications and will have a fast installation, not requiring loss of production throughput. ...
Institution
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Mecânica.
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