Design and Synthesis of Heat Exchanger Networks with Variable Stream Properties. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
THESIS.pdf Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
في السنوات الأخيرة ، نمت المطالب للعمليات الصناعية ذات الكفاءة العالية إلى حد كبير بسبب المخاوف البيئية ، و الزيادة في الطلب العالمي على منتجات عالية الجودة ، بالإضافة إلى البحث عن طرق أكثر فعالية من حيث تقليل التكاليف مع الحفاظ على الأهداف التشغيلية. لأكثر من 30 سنة ، قامت الأبحاث في مجال الحلول المثلى بتحقيق نماذج رياضية صارمة قادرة على إيجاد شبكات مبادلات حرارية في المعامل الصناعية ذات كفاءة و اعتمادية عالية و ذلك للتقليل من تكاليف مرافق التبريد و التسخين و غيرها من المصادر مع تحسين العوائد على الإستثمارات. في هذا البحث ، تم تصميم نماذج رياضية تصف شبكات مبادلات حرارية تأخذ بعين الاعتبار المرونة في حالات التشغيل ، مثل تغيرات درجة الحرارة و معدل التدفق ، و ذلك للتوصل إلى عملية صناعية مثلى. و قد تم ذلك من خلال اقتراح طريقة جديدة لنماذج رياضية من شأنها التحقق من تأثير السعة الحرارية للمواد على أية عملية صناعية عند اعتبارها دالة متغيرة مع درجة الحرارة بعكس ما هو حاصل في أبحاث سابقة في هذا المجال. تم ملاحظة تغير في التكلفة السنوية ما بين حالتين دراسيتين يقدر بنسبة 0.9-% إلى 7.2% مقارنة بالحالات الأساسية ( حيث لا يوجد تغيرات في خصائص التدفق ). كما لوحظ ان التكاليف اللإستثمارية تتأثر بشكل كبير بمتغيرات تصميم المبادل الحراري مثل ( معامل التبادل الحراري ، اللزوجة و الموصلية الحرارية ) ، بينما تكاليف المنافع تتأثر بشكل أكبر بالسعة الحرارية المتغيرة.
English Abstract
In recent years, demands for highly efficient processes have grown substantially due to environmental concerns, increase in global demand for high-quality products and search for more cost-effective ways to maintain operational goals. For more than 30 years, research in the field of process optimization has brought us closer to achieving rigorous mathematical models that can best describe an efficient, reliable heat exchange network for a process in order to reduce utility and resource costs while improving returns on investments. In this work, mathematical HEN models were designed to consider flexibility of operational conditions, such as temperature and flow rate, to reach an optimized process. This was done by proposing a novel approach to modeling that will investigate the effects of stream property profiles when considered as a variable function of temperature. The minimum total annual cost in two case studies has changed in the range of -0.9% to 7.2% compared to base cases (where properties are assumed constant). It was also observed that investment costs are mostly affected by heat exchanger design variables (heat transfer coefficient, viscosity and thermal conductivity) while utility costs are mostly affected by variable heat capacity.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemical Engineering |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering |
| Committee Advisor: | Al-Mutairi, Eid |
| Committee Members: | Binous, Housam and Faqir, Naim |
| Depositing User: | ALKHULAIFI MOHAMMAD (g200537870) |
| Date Deposited: | 15 Dec 2014 05:27 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:44 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139393 |