Dimensional analysis applied to jacketed shell and tube heat exchangers modeling

Dimensional analysis was utilized on this research to establish a shortcut model for predicting hydrogen sulphide gas discharge temperature in jacketed shell and tube heat exchangers. Since the equipment belongs to an online industrial facility, the passive experimental method was applied. Selection of the heat transfer process parameters was followed by application of the Buckingham Pi-theorem and the repeating-variables technique. After formulation of the dimensionless groups, approximation of the explicit model equation was carried out through a least-squares multivariate linear regression. The model predictive ability performance was appraised by comparing predictions versus measured discharge temperatures, hence attaining a Pearson correlation of 97.5 %, a mean absolute error of 2.1 K, and 1.7 % maximum deviations. The explicit equation that was obtained is pertinent to studied heat exchangers, when 0.55 ≤ ṁ1 ≤ 0.60, 1.06 ≤ ṁ2 ≤ 1.09, and 0.22 ≤ ṁ3 ≤ 0.24 (fluids flowrate, kg/s). It can be used as an alternative calculation method for quick anticipation of the equipment performance, which overcomes computation of the overall heat transfer coefficients

Comportamiento de la humedad durante el secado solar del mineral laterítico

En las empresas cubanas del níquel que utilizan el proceso Caron, el contenido elevado de humedad en la material prima mineral incide en el aumento del consumo de combustible en los secadores durante el secado térmico. Se evaluó de forma experimental la humedad durante el secado solar del mineral laterítico a la intemperie. El método de análisis de la humedad utilizado fue el de diferencias de pesadas. Se empleó la regression lineal multiple para establecer los modelos matemáticos de las masas de trabajo. El estudio demostró que los parámetros climatológicos más influyentes en el secado solar del mineral laterítico son la temperatura del medio ambiente, las precipitaciones, la velocidad del viento y la temperatura del punto de rocío, así como que solamente el agua no estructural es la que puede ser eliminada. La humedad se redujo en un 13 %

Aplicación del toolbox-matlab en la estimación de gestión total eficiente de energía en moa (Holguín, Cuba)

Using the parametric modeling it is demonstrated the possibilities of the employment of identificaction Matlab Toolbox to predic consumptions and energy indicators. A summary of the Holguín's province hotels energetic situation is presented, regarding the energetic carriers' consumption structure and the opetarional characteristics which decide their behavior. A representative hotel is chosen, as case of study in which the tools of the energetic management are applied.Mediante  la modelación paramétrica se demuestran  las posibilidades del empleo del Toolbox de identificación de  Matlab  para  determinar  expresiones  que  permitan pronosticar  consumos  e  indicadores  energéticos.  Se presenta  un resumen  de  la  situación  energética  de  los hoteles de la provincia de Holguín, en cuanto a la estructura de consumo de los portadores energéticos, y de las características operacionales que deciden  el  comportamiento de estos. Se escoge un hotel representativo como caso de estudio en el que se aplican las herramientas de la gestión energética

Aplicación del toolbox-matlab en la estimación de gestión total eficiente de energía en moa (Holguín, Cuba)

Mediante  la modelación paramétrica se demuestran  las posibilidades del empleo del Toolbox de identificación de  Matlab  para  determinar  expresiones  que  permitan pronosticar  consumos  e  indicadores  energéticos.  Se presenta  un resumen  de  la  situación  energética  de  los hoteles de la provincia de Holguín, en cuanto a la estructura de consumo de los portadores energéticos, y de las características operacionales que deciden  el  comportamiento de estos. Se escoge un hotel representativo como caso de estudio en el que se aplican las herramientas de la gestión energética.Using the parametric modeling it is demonstrated the possibilities of the employment of identificaction Matlab Toolbox to predic consumptions and energy indicators. A summary of the Holguín's province hotels energetic situation is presented, regarding the energetic carriers' consumption structure and the opetarional characteristics which decide their behavior. A representative hotel is chosen, as case of study in which the tools of the energetic management are applied

Determinación de los coeficientes globales de transferencia de calor comparando los métodos DTML y ε-NUT

Thermal energy transfer processes are important problems to be solved within the engineering field. In this respect, the heat exchangers are one of the industry most-used equipment. Current research was carried out in an online system of hydrogen sulphide gas coolers, in order to determine the overall heat transfer coefficients by two methods, applying the passive experimentation procedure. Values calculated by means of the Logarithmic Mean Temperature Difference (LMTD) method vary between 11,1 and 73,3 W/(m²·K) , as compared to 11,0 and 58,9 W/(m²·K) when applying the Effectiveness-Number of Transfer Units (ε-NTU) method. Although similar results were obtained, it was recommended to use the LMTD approach for thermal evaluation of studied coolers system, which is used by most researchersLos procesos de transferencia de energía térmica son problemas importantes a resolver en el campo de la ingeniería. En este ámbito, los intercambiadores de calor son uno de los equipos más usados en la industria. La presente investigación se realizó en un sistema de enfriadores de sulfuro de hidrógeno en explotación, con el objetivo de determinar los coeficientes globales de transferencia de calor mediante dos métodos, aplicando el procedimiento de experimentación pasiva. Con el método de la Diferencia de Temperatura Media Logarítmica (DTML) se obtuvieron valores que oscilaron entre 11,1 y 73,3 W/(m²·K) , comparados con 11,0 y 58,9 W/(m²·K) al aplicar el método de la Efectividad-Número de Unidades de Transferencia (ε-NUT). Aunque los resultados obtenidos fueron similares, para la evaluación térmica del sistema de enfriadores estudiado se recomendó emplear la aproximación de la DTML, utilizada por la mayoría de los investigadore

Predicción del consumo de electricidad y gas lp en un hotel mediante redes neuronales artificiales.

El presente trabajo se desarrollo con el fin de aportar a la mejora de las herramientas actuales de planificación energética aplicada a hoteles turísticos. Con ellos es posible predecir el consumo de energía eléctrica y de gas LP de una instalación con mas de un noventa por ciento de precisión, empleando redes neurales artificiales (RNA) como modelos de ajuste y predictivos. Como variables de entrada a las estructuras de los modelos se tuvieron en cuenta las condiciones climatológicas de la región y el nivel ocupacional. Se realizo una identificación inicial mediante modelación paramétrica y luego se mejoro el resultado con el empleo de Redes Neuronales Artificiales. Para ambos casos se utilizaron las herramientas contenidas en Matlab. La desviación promedio en la predicción de energía eléctrica fue de 0.6% con una desviación estándar del 4% .Para el caso del gas LP la desviación media fue menor al 1% y una desviación estándar del 1.3%

Prediction of the fouling thermal resistance on the sulphydric acid coolers

Heat exchangers’ fouling causes increased resistance to thermal exchange, with subsequent efficiency loss. Although related analysis has been exposed in previous studies, the available mathematical models do not consider all forms and mechanisms of deposition of unwanted material. This investigation proposed two models for prediction of the fouling thermal resistance in a system of hydrogen sulphide gas coolers under operations. The values for independent and response variables inherent to the process were obtained by applying the passive experimentation method. Correlations of 98,07 % and 97,23 % were achieved from the multivariable regression model (for the tubeside-shellside heat exchange and the shellside-jacket interaction, respectively), as compared to 99,63 and 99,03 % for the artificial neural network. The results confirm the validity of both techniques as reliable forecasting tools, with the neural network being the best predictor

Red neuronal con entrenamiento dinámico para simulación de un sistema de intercambiadores de calor

RESUMEN Esta investigación propuso un modelo de red neuronal artificial con entrenamiento dinámico para predecir las temperaturas de salida de ambos fluidos en un sistema de intercambiadores de calor para monoetanolamina, realizando el entrenamiento, validación y pruebas con 31 680 juegos de datos obtenidos a través del método de experimentación pasiva. Con el perceptrón multicapa 4-3-2 se lograron correlaciones superiores al 98,76 %, y se corroboró que el entrenamiento dinámico proporciona respuestas más precisas que el entrenamiento único. Aplicando el primer enfoque se calcularon errores absolutos promedio de 0,419 y 0,372 K (para las variables temperatura de salida de la amina rica y de la amina pobre, respectivamente), comparados con 2,214 y 1,181 K para el segundo. Tales desviaciones no tienen una implicación significativa en el proceso tecnológico examinado, por lo que el modelo se considera apropiado para simular el desempeño de los intercambiadores de calor objeto de estudio.ABSTRACT This research proposed an artificial neural network model with dynamic training in order to predict both fluids outlet temperatures on a monoethanolamine heat exchangers system, doing the training, validation and testing with 31 680 data points gathered through the passive experimentation method. The 4-3-2 multilayer perceptron achieved correlations above 98.76 %, and it was corroborated that dynamic training strategy provided more accurate results than single training. Mean absolute errors of 0.419 and 0.372 K were obtained when applying the first approach (for rich amine and lean amine outlet temperatures as output variables, respectively), as compared to 2.214 and 1.181 K when implementing the second one. Since calculated deviations have no significant implication on the technological process under analysis, proposed model is considered appropriate for simulation of the studied heat exchangers performance

Comportamiento de la adherencia en menas lateríticas sometidas a secado solar natural

El alto contenido de humedad de la mena laterítica provoca su adherencia a las paredes de las tolvas donde es almacenada y, por consiguiente, disminuye la cantidad alimentada a los secaderos e incrementa el consumo de combustible durante el secado térmico en los tambores rotarios. Para evaluar el comportamiento de la adherencia en menas sometidas a secado solar natural se estudiaron experimentalmente dos pilas expuestas a condiciones ambientales naturales. Los experimentos consistieron en verter (para valores conocidos de humedad) 300 g de mena desde una altura de 0,5 m sobre una placa de cristal con distinta inclinación (20 y 25 grados). Se tamizaron las muestras de una de las pilas para evaluar la influencia de la granulometría sobre la adherencia. Se encontró que la adherencia de la mena no está determinada solamente por el contenido de humedad, sino además por su granulometría y por el ángulo de inclinación de la superficie de contacto. El menor porcentaje de adherencia para granulometría heterogénea se obtuvo para valores de humedad igual o inferior a 32%. También se evidenció que para contenido de humedad igual a 35% o mayor, el ángulo de inclinación de la superficie de contacto con la mena no influye notablemente en la adherencia cuando la mena es previamente tamizada