Fisgativa Martínez Documento Tarea8 G04.Docx

8/19/2019 Fisgativa Martínez Documento Tarea8 G04.Docx

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Ciclo de refrigeración con propano como fluido de trabajo, modificado, con análisis de sensibilidad

y optimización.

El archivo presenta la simulación de un ciclo de refrigeración modificado, utilizando propano como fluido

refrigerante. Partiendo de una corriente líquida de propano a 50°C que se lleva a una epansión adia!"tica

en una v"lvula de estrangulamiento que lleva la presión de la corriente al valor que se eplicar" m"s

adelante, mediante el uso de la herramienta transfer para que quede con el mismo valor de la presión de

descarga del primer compresor, por lo que inicialmente se coloca un valor cualquiera. Posteriormente se

lleva a un separador de dos fases en el que se especifica una caída de presión de 0 # una carga de 0

tam!i$n. En el equipo se separa una corriente vapor dirigida a un mezclador %&' # una corriente líquida

que es llevada a una nueva v"lvula de epansión para llevar la presión a (5) *Pa+ siendo esta presión

ingresada en el equipo directamente. a corriente - saliendo de la v"lvula de epansión, es llevada a un

intercam!iador en el que se especifica una temperatura de (0°C # una fracción de vapor de ) con el fin

de que el intercam!iador evapore completamente la corriente que entra al compresor C) /corriente 1+

siendo en este equipo especificada la presión de descarga, es decir la presión de la corriente 2+ teniendo

inicialmente un valor de 300 *Pa, asumiendo un proceso isoentrópico de compresión. a anterior corriente

se mezcla con la corriente 5 /corriente de vapor a la salida del separador flash1, en el mezclador,%&', del

que sale una corriente mezclada 3 que se lleva a una segunda compresión en C(, la cual es igualmentetomada isoentrópica, como en el primer compresor # tiene una presión de descarga, presión en la

corriente 4 especificada en el equipo, de )-55 *Pa que finalmente se condensa en un intercam!iador de

calor para llegar a la condición de la corriente inicial, ), siendo así los par"metros del intercam!iador 50°C

# 0 en fracción de vapor.

erramienta 6ransfer

Esta herramienta se utilizó para transferir el valor de la presión de la corriente 2

/ especificada en el compresor C)1 a la corriente (, #a que en la simulación en #s#s se

encuentra que estas presiones siempre son iguales. a herramienta se utiliza creando un

nuevo transfer de nom!re 6) en el men7 desplega!le de flo8sheeting options. 9na vez

creado, se requiere especificar la varia!le que va a ser copiada. En este caso es la presión

de la corriente 2, la cual es una varia!le de !loque que se ingresa en el !loque C):


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;hora se requiere ingresar el


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Be utiliza esta herramienta para hallar el valor del flu@o de propano necesario para que en el

primer intercam!iador, el flu@o de calor sea de )e. Para ello, primero se define la varia!le

de diseDo, en este caso el calor del primer intercam!iador:

Posteriormente, en la pestaDa de especificaciones se define el valor deseado en la varia!le

definida, el calor en el primer intercam!iador # la tolerancia para el c"lculo:

?inalmente, es necesario especificar la varia!le que cam!ia # entre que valores, tam!i$n

colocando un paso, que en este caso es el flu@o de propano, para cumplir la especificación

en el flu@o de calor del primer intercam!iador:


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erramienta que se de@a activada, para el c"lculo de la sensi!ilidad # la optimización.

Bensi!ilidad

Para la sensi!ilidad param$trica, ;spen dispone de la herramienta denominada sensitivit#, a

la cual se puede acceder desde la pestaDa ome # se da clic* en la herramienta. En el

nuevo men7 desplegado, se crea una nueva sensi!ilidad # se le da un nom!re, en este

caso, B) . En la pestaDa &nput de la nueva sensi!ilidad creada, se requiere definir lavaria!le a variar, la varia!le a seguir # la varia!le que se desea ta!ular. En el primer

par"metro, se define la varia!le a variar como:

Be escoge el tipo de varia!le como una de !loque, es decir de equipo. El equipo C)corresponde al primer compresor # es en este en el que se define la presión de la corriente


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2 # que ser" la varia!le a variar en la sensi!ilidad. ;sí mismo se escoge un rango para la

presión de -00 a 300 *ilopascales # un n7mero de puntos de )0) /incremento de )1.

En cuanto a la varia!le de seguimiento, en la pestaDa define se ingresa:

as varia!les a seguir van a ser las potencias en los dos compresores. C%P)P se refiere

a la potencia del primer compresor # C%P(P a la del segundo. Para definir el tipo de

varia!le se selecciona la categoría !loc*s # se escoge una varia!le de !loque. Be escoge

el equipo en dónde se encuentra ingresada la varia!le # se escoge la varia!le, en este caso

el tra!a@o neto del compresor &FAPGEH. o mismo ocurre para la potencia del segundo

compresor # si se desea, se escogen las unidades de la varia!le en horsepo8er. 6am!i$n

se define la varia!le PGEH6 la cual es la suma de las potencias de am!os compresores

previamente definidas. Para ello se usa la herramienta ?ortran para programar dicha

varia!le:


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Para indicar el tipo de varia!le, se escoge una de tipo par"metro local # un valor inicial

cualquiera para permitir el arranque de la simulación:

?inalmente, en la pestaDa ta!ulate, se especifica lo que se va a graficar:


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Ia que se desea conocer el cam!io en la potencia requerida total, se grafica la suma de las

potencias de lo compresores. Be corre la simulación # se utiliza la herramienta results curve

que aparece al o!servar los resultados ta!ulados. Be consigue la gr"fica:

Be o!serva la eistencia de un mínimo en la función, que se encontrar" con la función

optimización.

ptimización

Para llevar a ca!o una optimización en ;spen, se utiliza la función optimization, en el men7desplega!le de model anal#sis tools. Be a!re una pestaDa en la cual se de!e ingresar los


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par"metros necesarios para la optimización. En primer lugar se definen las varia!les que

vana participar en el c"lculo:

;sí como en la sensi!ilidad, se definen las potencias de los dos compresores , la presión en

la corriente 2, la cual es una varia!le de !loque en el compresor C) # la suma de las

potencias de los compresores utilizando fortran. ;hora se elige la función o!@etivo a

optimizar:


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a función o!@etivo es la suma de las dos potencias del compresor /PGEH61, # se desea

minimizar este consumo, por lo que se escoge la opción minimize.?inalmente se ingresa la

varia!le a variar:

a varia!le ser" la presión ingresada en el compresor C), en un rango entre -20 # 300

Jpa de!ido a que en la sensi!ilidad se o!serva que el mínimo est" en este intervalo. Be

corre la optimización teniendo precaución de ha!er desactivado la sensi!ilidad, #a que entre

estas dos funciones se pueden generar conflictos al variar la misma varia!le, # se encuentra

:

El cual es un valor similar de presión al encontrado con #s#s.


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Comparación con #s#s

Ae acuerdo a lo realizado mediante ;spen para $sta simulación en particular, se evidencia

que para realizar una simulación para un ciclo, es necesario especificar el flu@o molar en

alguna corriente, en el que se de!e poner un valor inicial, que por especificación de diseDose acomoda de acuerdo al flu@o de calor en el primer intercam!iador de calor. Biendo de

$sta manera que, una de las principales diferencias con #s#s es la forma de ingresar

par"metros. En ;spen el ingreso de los par"metros de las corrientes se hace directamente

en el equipo del que se origina dicha corriente, mientras que en #s#s el par"metro se

inclu#e en la corriente. En cuanto a la sensi!ilidad param$trica, se encuentra que en ;spen

es m"s sencillo en el momento de definir las varia!les a seguir, mientras que en los estudios

de caso de #s#s se dificulta m"s por la forma de ingreso de valores. Bin em!argo, se

requiere de un ma#or uso de funciones para lograr el resultado esperado #a que ha#

especificaciones en los equipos que es necesario modificar en herramientas para el c"lculo

dado que en los equipos solo se pueden especificar dos varia!les. En cuanto a laoptimización, la función en aspen e@ecuta una acción m"s directa en la función o!@etivo, sin

em!argo se encuentran pro!lemas al e@ecutarla @unto a la sensi!ilidad.

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