Cálculo del área de la red de intercambiadores

PinchPython permite estimar el área de la red de intercambiadores, y el número mínimo de unidades de la red sin necesidad de conocer la topología exacta de la red. Esto nos permite, como veremos en una sección posterior, calcular el valor óptimo de $\Delta T_$min, de modo que los diseños sean óptimos en consumo energético y en coste, esto es, nos permite realizar un supertargeting del proceso.

En esta sección vamos a repetir el ejemplo . Las corrientes son las que aparecen en la tabla . Como vemos en esta tabla, para calcular el área de la red es necesario especificar también el coeficiente de película de cada corriente.

Vamos a comenzar un programa nuevo, aunque algunas partes de los programas anteriores son iguales que en este programa.

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: iso-8859-15 -*-

# Importamos el módulo PinchPython
from PinchPython import *

# Corrientes del proceso
c1 = Corriente()
c2 = Corriente()
c3 = Corriente()
c4 = Corriente()
vapor = Corriente()
agua = Corriente()

# Datos de las corrientes
# (incluyendo el coeficiente de película)
c1.setT0(20.)
c1.setTf(180.)
c1.setMCP(0.2)
c1.setCoeficientePelicula(0.0006)

c2.setT0(250.)
c2.setTf(40.)
c2.setMCP(0.15)
c2.setCoeficientePelicula(0.0010)

c3.setT0(140.)
c3.setTf(230.)
c3.setMCP(0.3)
c3.setCoeficientePelicula(0.0008)

c4.setT0(200.)
c4.setTf(80.)
c4.setMCP(0.25)
c4.setCoeficientePelicula(0.0008)

vapor.setT0(240.)
vapor.setTf(239.)
vapor.setMCP(7.50)
vapor.setCoeficientePelicula(0.0030)

agua.setT0(20.)
agua.setTf(30.)
agua.setMCP(1.)
agua.setCoeficientePelicula(0.0010)

# Curvas compuestas para calcular el área de la red
# Es necesario crearlas antes que cualquier otro objeto
# del entorno PinchPython
cFria = CurvaCompuesta(corrienteFicticia.getListaDeCorrientesFrias())
cCaliente = CurvaCompuesta(corrienteFicticia.getListaDeCorrientesCalientes())


# Lista de corrientes frías, sin contar
# los servicios auxiliares (para que no
# estén balanceadas)
corrientesFrias = [c1, c3]
corrientesCalientes = [c2, c4]

# Esta Tabla del Problema es simplemente para
# averiguar la temperatura del punto pinch
tabla = TablaDelProblema(CurvaCompuesta(corrientesFrias),CurvaCompuesta(corrientesCalientes),10.)
tPinch = tabla.getTemperaturaModificadaPinch()

# Objeto que representa a la red de intercambiadores
red = RedIntercambiadores(cFria, cCaliente,tPinch,10.)
# Número de unidades mínimo
# (suma de sobre pinch y bajo pinch)
Nbp = (red.getNumeroMinimoIntercambiadoresSobrePinch()
Nsp = red.getNumeroMinimoIntercambiadoresBajoPinch())
N = Nbp + Nsp

# Presentación de los resultados
print "El número mínimo de unidades de intercambio de calor es "+str(N)
print "El área de la red de intercambiadores 1-1 es "+str(red.getAreaRedMonopaso())+" m2"

Este programa es similar a los anteriores, sólo que en este caso también hay que especificar los coeficientes de película de cada corriente.

Las curvas compuestas necesarias para el cálculo del área se crean antes que la tabla del problema. Esto es porque se ha optado por emplear la corriente ficticia para acceder a todas las corrientes definidas^B.3. Si lo hiciéramos después de haber creado la tabla del problema, también se tendrían en cuenta las corrientes temporales que usa la tabla del problema.

Después se han creado otras curvas compuestas para usar con la tabla del problema, que no tienen en cuenta los servicios auxiliares. Estas son las curvas compuestas sin balancear; si hubieran estado balanceadas la tabla del problema hubiera arrojado que el proceso tiene múltiples puntos pinch (debidos a los servicios auxiliares) y la temperatura del pinch no hubiera sido la correcta.

En resumen, para calcular la temperatura del punto pinch hay que emplear las curvas compuestas sin balancear, y para calcular el área de la red hay que emplear las curvas compuestas balanceadas^B.4.

Por último, simplemente creamos el objeto del tipo RedIntercambiadores, con $\Delta T_$min$= 10$ ^oC, y calculamos el número de unidades y el área de la red. El número de unidades tiene que calcularse como la suma del número de unidades de la subred situada por debajo del pinch y del número de unidades de la subred situada por encima del pinch.

Si ejecutamos el programa, obtenemos los siguientes resultados:

El número mínimo de unidades de intercambio de calor es 7
El área de la red de intercambiadores 1-1 es 7409.97512665 m2

que concuerdan con los resultados del ejemplo .