Desenvolvimento de ferramenta de apoio à seleção de permutadores de calor

Abstract

Na União Europeia cerca de três quartos da energia consumida é proveniente de fontes de energia não renováveis. Com a legislação limitando emissões, muitas empresas arriscam perder a sua capacidade de competir com outras indústrias devido à impossibilidade de cumprir os requisitos impostos. A eficiência energética é proposta como uma solução, tentar obter os mesmos resultados com o menor consumo de energia. Uma das abordagens utilizadas neste âmbito é o aproveitamento do calor residual para complementar as necessidades térmicas do processo, de forma a reduzir o consumo de combustível. Uma das tecnologias utilizadas para este fim são os permutadores de calor.A realização deste trabalho encontra-se enquadrada num projeto que tem como objetivo a disseminação e promoção de medidas de eficiência energética de processos térmicos na indústria portuguesa.O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta capaz de obter uma solução construtiva preliminar, diferentes tipos de permutadores de calor, nomeadamente permutador de tubos concêntricos, permutador de carcaça e tubos e permutador de placas, de forma a apoiar a seleção do equipamento mais correto.Os resultados obtidos foram satisfatórios, excluindo o caso do permutador de carcaça e tubos, sendo necessário a adição de um segundo caso de validação para obter os resultados esperados.Com os métodos implementados a ferramenta é capaz de prover uma solução construtiva preliminar. Com estes resultados pode ser selecionado, de entre os permutadores selecionados, o mais adequado ao caso em questão.

In the European Union roughly three quarters of the energy consumed comes from non-renewable sources. With the legislation limiting the emissions, many industries are in jeopardy of losing their ability of competing in their sector due to the inability of fulfilling the demanded requisites. Energy efficiency is proposed as a solution, trying to obtain the same results with less energy consumption. One approach used to achieve this is the use of waste heat recovery to complement the energy necessities of the process and, consequently, reduce fuel consumption. One of the technologies used to this end are the heat exchangers.This work originated from a project with the goal of propagation and promotion of energy efficiency measures of thermal processes present in the Portuguese industry.The aim of this work is the development of a tool capable of dimensioning a selected few heat exchangers namely, the concentric tubes heat exchanger, the shell and tubes heat exchanger and the gasket plate heat exchanger.The results obtained were overall satisfactory, except on the shell and tube heat exchanger. The results obtained on the first validation case have a greater disparity than expected, thus being necessary the addition of a second validation case to obtain the excepted results.With the implemented methods, the developed tool is capable of providing a preliminary constructive solution. By comparing the different results of the available heat exchangers, one can opt the better suited for the application.