Efeitos da deposição e do seu envelhecimento em trocadores de calor do tipo casco e tubo
Resumo
A utilização de modelos matemáticos para prever a taxa de deposição e o envelhecimento da incrustação nos trocadores de calor auxilia no monitoramento do desempenho desses equipamentos e no desenvolvimento de estratégias de mitigação da incrustação. Dentro desse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar os impactos desses dois fenômenos no desempenho dos trocadores de calor do tipo casco e tubo de uma refinaria de petróleo, utilizando o modelo matemático de deposição de Ebert-Panchal modificado e o modelo de envelhecimento de duas camadas. Para tal objetivo, foi utilizado o ambiente Scilab para realizar as simulações. Os resultados do modelo desse trabalho se aproximaram aos resultados encontrados na literatura.
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Referências
[2] SANTAMARIA, F. L. e MACCHIETTO, S. Integration of optimal cleaning scheduling and control of heat exchanger networks undergoing fouling: Model and Formulation. Industrial & Engineering Chemistry Research, [s. l.], v.57, n.38, p.12842−12860, 2018.
[3] JERÓNIMO, M. A. S.; MELO, L. F.; BRAGA, A. S.; FERREIRA, P. J. B. F.; MARTINS, C. Monitoring the Thermal Efficiency of Fouled Heat Exchangers: A Simplified Method. Experimental Thermal and Fluid Science, [s. l.], v. 1777, n. 96, p. 455–463, 1997.
[4] TEMA. Standards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association. 9. ed. Nova York: [s. n.], 2007. 2007.
[5] CARVALHO, C.B., CARVALHO, E.P. e RAVAGNANI, M.A.S.S. Dynamic Analysis of Fouling Buildup in Heat Exchanger Designed According to TEMA Standards. Industrial & Engineering Chemistry Research, [s. l.], v. 57, n.10, p. 3753 – 3764, 2018.
[6] TONIN, P. C. Metodologia para monitoramento do desempenho térmico de redes de trocadores de calor. 2013. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento Acadêmico de Mecânica, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Curitiba, 2003.
[7] POLLEY, G.T.; WILSON, D. I.; PUGH, S. J.; PETITJEAN, E. Extraction of crude oil fouling model parameters from plant exchanger monitoring. Heat Transfer Engineering, [s. l.], v.28, p. 185-192. 2007.
[8] SILVA, R. L. Otimização termohidráulica da operação de redes de trocadores de calor. 2015. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2015.
[9] ISHIYAMA, E. M.; COLETTI, F.; MACCHIETTO, S.; WILSON, D. I.; PATERSON, W. R. Impact of deposit ageing on thermal fouling: lumped parameter model. AIChE Journal, [s. l.], v.56, n.2, p. 531-545, 2010.
[10] ISHIYAMA, E. M.; PATERSON, W. P. e WILSON, I. D. Exploration of alternatives models for the aging of fouling deposits. AIChE Journal, [s. l.], v.57, n.11, p. 3199 -3209, 2011.
[11] COLETTI, F.; ISHIYAMA, E. M.; PATERSON, W. R.; WILSON, D. I.; MACHIETTO, S. Impact of deposit aging and surface roughness on thermal fouling: distributed model. AIChE Journal, [s. l.], v.56, n.12, p. 3257-3273, 2010.
[12] COLETTI, F.; MACCHIETTO, S. A dynamic distributed model of shell-and-tube heat exchangers undergoing crude oil fouling. Industrial & Engineering Chemistry Research, [s. l.], v. 50, n.8, p. 4515 – 4533, 2011.
[13] DIAZ-BEJARANO, E.; COLETTI, F.; MACCHIETTO, S. Modeling and Prediction of Shell-Side Fouling in Shell-and-Tube Heat Exchangers. Heat Transfer Engineering, [s. l.], v.40, n.11, p. 845 - 861, 2019.
[14] LOYOLA-FUENTES, J., JOBSON, M.; SMITH, R. Estimation of fouling model parameters for shell and tube side of crude oil heat exchangers using data reconciliation and parameters estimation. Industrial & Engineering Chemistry Research, [s. l.], v. 58, p. 10418 – 10436, 2019.
[15] LOYOLA-FUENTES, J.; SMITH, R. Classification and estimation of unmeasured process variables in crude oil pre-heat trains subject to fouling deposition. Computers and Chemical Engineering, [s. l.], v. 137, p. 106779, 2020.
[16] WANG, Y.; PAN, M.; BULATOV, I.; SMITH, R.; KIM, J. Application of intensified heat transfer for the retrofit of heat exchanger network. Applied Energy, [s. l.], v.89, p. 45 – 59, 2012.
[17] SANTAMARIA, F. L. e MACCHIETTO, S. Simultaneous optimal control and optimal cleaning scheduling of small heat exchanger networks subject to fouling. In: 13th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, 2017, Portoroz. Anais eletrônicos… Portoroz: Universidade de Pretória, 2017. p.519−525. Disponível em:
[18] SANTAMARIA, F. L.; MACCHIETTO, S. Integration of optimal cleaning scheduling and control of heat exchanger networks under fouling: MPCC solution. Computer & Chemical Engineering, [s. l.], v.126, p.128−146, 2019.
[19] DIABY, A. L.; MIKLAVCIC, S. J.; BARI, S.; ADDAI-MENSAH, J. Evaluation of crude oil heat exchanger network fouling behavior under aging conditions for schedule cleaning. Heat Transfer Engineering, [s. l.], v.37, n.16, p. 1211-1230. 2016.
[20] TAKEMOTO, T.; CRITTENDEN, B. D.; KOLACZKOWSKI, S. T. Interpretation of fouling data in industrial shell and tube heat exchangers. Chemical Engineering Research and Design, [s. l.], v. 77, n. 8, p. 769–778, 1999.
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