27
UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE ET ENERGETIQUE OPTION : ENERGETIQUE ANNEE : 5 ème ANNEE PRESENTE PAR : PRESENTE A : DOTOU Samuel Prof., Dr., Ing. Gérard DEGAN ANNEE ACADEMIQUE: 2014-2015 PROJET D’INTEGRATION ENERGETIQUE D’UNE CENTRALE THERMIQUE PAR LA METHODE DE PINCEMENT

Projet d'Analyse Pinch

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Optimisation d'une Centrale thermique par la méthode de pincement

Citation preview

  • UNIVERSITE DABOMEY-CALAVI

    ECOLE POLYTECHNIQUE DABOMEY-CALAVI

    DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE ET ENERGETIQUE

    OPTION : ENERGETIQUE

    ANNEE : 5me ANNEE

    PRESENTE PAR : PRESENTE A :

    DOTOU Samuel Prof., Dr., Ing. Grard DEGAN

    ANNEE ACADEMIQUE: 2014-2015

    PROJET DINTEGRATION ENERGETIQUE DUNE

    CENTRALE THERMIQUE PAR LA METHODE DE PINCEMENT

  • Table des matires

    1. Prsentation de la centrale ...................................................................... 2

    2. Dtermination des courants fluidiques .................................................... 5

    2.1. Prsentation des courants ................................................................. 5

    2.2. Dtermination des capacits thermiques unitaires ............................ 5

    3. Trac de la courbe composite froide ....................................................... 10

    4. Trac de la courbe composite chaude .................................................... 12

    5. Dtermination du MER .......................................................................... 13

    5.1. Algorithme de rsolution .................................................................. 13

    5.2. Grande Courbe Composite ............................................................... 19

    5.3. Trac des Courbes Composites Chaude et Froide ............................ 19

    6. Conception du rseau dchangeurs ...................................................... 22

    6.1. Analyse des combinaisons possibles au-dessus de la zone de

    pincement (zone endothermique) .............................................................. 23

    6.2. Analyse des combinaisons possibles au-dessous de la zone de

    pincement (zone exothermique) ................................................................ 24

  • 1. Prsentation de la centrale

    La centrale thermique qui fait lobjet de notre tude, est une centrale

    thermique rgnration de vapeur. Elle est compose dun gnrateur de

    vapeur, dune turbine deux tages, dun condenseur, de deux pompes de

    circulation, dun changeur ferm et dun changeur ouvert.

    La vapeur entre dans la premire turbine sous une pression de 8.0 MPa

    480C et se dtend jusqu 0.7 MPa. Elle est ensuite rchauffe 440C avant

    dtre admise dans la seconde turbine, o elle se dtend jusqu la pression de

    condensation de 0.008 MPa. La vapeur soutire de la premire turbine 2 MPa

    est dirige vers lchangeur ferm. Leau quitte lchangeur ferm 205C sous

    une pression de 8.0 MPa, et le condensat sort sous forme de liquide satur 2

    MPa. Le condensat est retenu dans lchangeur ouvert. La vapeur soutire de

    la deuxime turbine 0.3 MPa alimente aussi lchangeur ouvert, qui

    fonctionne sous une pression de 0.3 MPa. La vapeur sortant de lchangeur

    ouvert est du liquide satur 0.3 MPa.

    La puissance nette la sortie de la centrale est de 100 MW.

    Le tableau 1 ci-aprs renseigne sur certains paramtres de la vapeur en

    certains points de la centrale. Les enthalpies sont dtermines dans un travail

    prcdent ce projet. Les tempratures inconnues sont dtermines partir de

    la calculatrice du logiciel Coolpack en considrant le rfrigrant R718 qui

    correspond la vapeur deau.

    TABLEAU 1: QUELQUES PARAMETRES A DIFFERENTS POINTS DE LA CENTRALE

    Points Temprature Pression Enthalpie

    1 480C 8.0 MPa 3348,4 kJ/kg

    2 274,75C 2.0 MPa 2963,5 kJ/kg

    3 156,24C 0,7 MPa 2741,8 kJ/kg

    4 440C 0,7 MPa 3353,3 kJ/kg

    5 315,96C 0,3 MPa 3101,5 kJ/kg

  • 6 41,27C 0,008 MPa 2428,5 kJ/kg

    7 41,27C 0,008 MPa 173,88 kJ/kg

    8 41,71C 0.3 MPa 174,17 kJ/kg

    9 133,55C 0.3 MPa 561,47 kJ/kg

    10 134,47C 8.0 MPa 569,73 kJ/kg

    11 205C 8.0 MPa 882,4 kJ/kg

    12 212,42C 2.0 MPa 908,79 kJ/kg

    13 133,55C 0.3 MPa 908,79 kJ/kg

    Dtermination des dbits massiques

    Le dbit massique de vapeur entrant dans la premire turbine est 1 =

    2,8. 105

    77.78 /.

    . /

    La quantit de chaleur fournie au gnrateur de vapeur est telle que

    1= 2984.4 /

    1 =111

    11 = 1

    , /

    1 = 91

    9 = 1

    , /

    =21

    2 = . 1

    2 = 0,1522 77,78 = 11,838 /

    , /

    =51

    5 = . 1

  • 5 = 0,0941 77,78 = 7,319 /

    , /

    =121

    12 = . 1

    12 = 0,1522 77,78 = 11,838 /

    , /

    Nous pouvons crire en matire de bilan de masse au niveau de la

    premire turbine que :

    1 = 2 + 3

    3 = 1 2 = 77,78 11,84 = 65,94 /

    = , /

    4 = 3

    = , /

    6 = (4 5)

    6 = (65,94 7,32) = 48,58 /

    = , /

    , /

    = ,/

    13 = 99 88 55

    13

    13 =77,78 561,47 58,62 174,17 7,32 3101,5

    908,79= 11,838

    = , /

    = , /

  • 2. Dtermination des courants fluidiques

    2.1. Prsentation des courants

    Courant N1 (1---2) : courant chaud de dbit massique 1 = 11,84 kg/s ;

    Courant N2 (3---3) : courant chaud de dbit massique 2 = 65,94 kg/s ;

    Courant N3 (3---4) : courant froid de dbit massique 3 = 65,94 kg/s ;

    Courant N4 (4---5) : courant chaud de dbit massique 4 = 7,32 kg/s ;

    Courant N5 (4---6) : courant chaud de dbit thermique 5 = 58,62 kg/s

    Courant N6 (6---7) : courant chaud de dbit massique 6 = 58,62 kg/s ;

    Courant N7 (7---8) : courant froid de dbit massique 7 = 58,62 kg/s ;

    Courant N8 (8---9) : courant froid de dbit massique 8 = 77,78 kg/s ;

    Courant N9 (5---9) : courant chaud de dbit massique 9 = 77,78 kg/s ;

    Courant N10 (13-9) : courant froid de dbit massique 10 = 77,78 kg/s ;

    Courant N11 (9-10) : courant froid de dbit massique 11 = 77,78 kg/s ;

    Courant 12 (10-11) : courant froid de dbit massique 12 = 77,78 kg/s ;

    Courant 13 (11--1) : courant froid de dbit massique 13 = 77,78 kg/s ;

    Courant 14 (2--12) : courant chaud de dbit massique 14 = 11,84 kg/s ;

    2.2. Dtermination des capacits thermiques unitaires

    - Courant N1

    1 = 1(2 1)

    1 = 11,84(2963,5 3348,4)

    1 = - 4,557 MW

    1 = 1(2 1)

    1 = 1(274,75 480)

    = 0,022 MW/K

    - Courant N2

    2 = 2(3 1)

    2 = 65,94 (2741,8 3348,4)

    2 = - 40,026 MW

  • 2 = 2(3 1)

    2 = 2(156,24 480)

    = 0,123 MW/K

    - Courant N3

    3 = 3(4 3)

    3 = 65,94 (3353,3 - 2741,8)

    3 = 40,32 MW

    3 = 3(4 3)

    3 = 3(44 156,24)

    = 0,142 MW/K

    - Courant N4

    4 = 4(5 4)

    4 = 7,32(3101,5 - 3353,3)

    4 = - 1,843 MW

    4 = 4(5 4)

    4 = 4(315,96 440)

    = 0,0148 MW/K

    - Courant N5

    5 = 5(6 4)

    5 = 58,62(2428,5 3353,3)

    5 = - 54,21 MW

    5 = 5(6 4)

    5 = 5(41,27 440)

    = 0,136 MW/K

  • - Courant N6

    6 = 6(7 6)

    6 = 58,62 (173,88 - 2428,5)

    6 = - 132,165 MW

    6 = 6(7 6)

    6 = 6(42,27 41,27)

    = - 132,16 MW/K

    - Courant N7

    7 = 7(8 7)

    7 = 58,62 (174,17 173,88)

    7 = 0,017 MW

    7 = 7(8 7)

    7 = 7(41,71 41,27)

    = 0,0386 MW/K

    - Courant N8

    8 = 8(9 8)

    8 = 77,78 (561,47 174,17)

    8 = 30,124 MW

    8 = 8(9 8)

    8 = 8(133,55 41,71)

    = 0,328 MW/K

    - courant N9

    9 = 9(9 5)

    9 = 77,78 (561,47 3101,5)

    9 = -197,563 MW

    9 = 9(9 5)

  • 9 = 9(133,55 315,96)

    = 1,083 MW/K

    - Courant N10

    10 = 10(13 9)

    10 = 77,78 (908,79 561,47)

    10 = 27,014 MW

    10 = 10(13 9)

    10 = 10(134,55 133,55)

    = 27,014 MW/K

    - Courant N11

    11 = 11(10 9)

    11 = 77,78 (- 561,47 + 569,73)

    11 = 0,642 MW

    11 = 11(10 9)

    11 = 11(133,55 134,47)

    = 0, 698 MW/K

    - Courant N12

    12 = 12(11 10)

    12 = 77,78 (-569,73 + 882,4)

    12 = 24,32 MW

    12 = 12(11 10)

    12 = 12(134,47 + 205)

    = 0,345 MW/K

    - Courant N13

    13 = 13(1 11 )

  • 13 = 77,78 (3348,4 - 882,4)

    13 = 191,805 MW

    13 = 13(1 11)

    13 = 13(480 205)

    = 0, 697 MW/K

    - Courant N14

    14 = 14(12 2)

    13 = 11,84 (908,79 2963,5)

    14 = -24,32 MW

    14 = 14(12 2)

    14 = 14(212,42 274,75)

    = 0, 39 MW/K

    TABLEAU 2: RECAPITULATIF DU CAHIER DES CHARGES

    Chemins N du

    courant

    Type Capacit

    thermique

    unitaire

    (MW/K)

    Ti (en C) Ti+1 Enthalpie

    (MW)

    1-2 1 Courant chaud 0,022 480 274,75 -4,557

    1-3 2 Courant chaud 0,123 480 156,24 -40,026

    3-4 3 Courant froid 0,142 156,24 440 40,32

    4-5 4 Courant chaud 0,0148 440 315,96 -1,843

    4-6 5 Courant chaud 0,136 440 41,27 -54,21

    6-7 6 Courant chaud -131,16 42,27 41,27 -131,165

  • 7-8 7 Courant froid 0,0386 41,27 41,71 0,017

    8-9 8 Courant froid 0,328 41,71 133,55 130,24

    5-9 9 Courant chaud 1,083 315,96 133,55 -197,563

    13-9 10 Courant chaud 27,011 134,55 133,55 27,011

    9-10 11 Courant froid 0,698 133,55 134,47 0,642

    10-11 12 Courant froid 0,345 134,47 205 24,32

    11-1 13 Courant froid 0,697 205 480 191,805

    2-12 14 Courant chaud 0,39 274,75 212,42 -24,32

    3. Trac de la courbe composite froide

    TABLEAU 3: RECAPITULATIF SUR LES COURANTS FROIDS

    Chemin N Type C (MW/K) Ti Ti+1 (MW)

    3-4 3 Froid 0,142 156,24 440 40,32

    7-8 7 Froid 0,0386 41,27 41,71 0,017

    8-9 8 Froid 0,328 41,71 133,55 130,24

    9-10 11 Froid 0,698 133,55 134,47 0,642

    10-11 12 Froid 0,345 134,47 205 24,32

    11-1 13 Froid 0,697 205 480 191,805

  • Lorigine de la courbe correspond la temprature infrieure la plus basse

    des fluides chauds et une enthalpie nulle. Intervalle par intervalle, en

    partant des plus faibles tempratures, et en cumulant les valeurs de Hf,

    on obtient les abscisses de la courbe composite froide.

    Figure 1 : Courant composite froide

    La transformation de ce diagramme en courbe est obtenue en

    plaant en abscisse les enthalpies et en ordonne les tempratures. Ceci

    nous donne la figure suivante :

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 50 100 150 200 250 300 350

    Tem

    p

    ratu

    re (

    C)

    Enthalpie (MW)

    Courbe Composite Froide

  • Figure 2 : Courbe Composite froide

    4. Trac de la courbe composite chaude

    TABLEAU 4: RECAPITULATIF SUR LES COURANTS CHAUDS

    Chemin N Type C (MW/K) Ti Ti+1 (MW)

    1-2 1 Chaud 0,022 480 274,75 -4,557

    1-3 2 Chaud 0,123 480 156,24 -40,026

    4-5 4 Chaud 0,0148 440 315,96 -1,843

    4-6 5 Chaud 0,136 440 41,27 -54,21

    6-7 6 Chaud 131,16 42,27 41,27 -131,165

    5-9 9 Chaud 1,083 315,96 133,55 -197,563

    13-9 10 Chaud 27,011 134,55 133,55 -27,011

    2-12 14 Chaud 0,39 274,75 212,42 -24,32

    En procdant de la mme manire que pour la courbe composite froide

    on obtient le diagramme suivant:

  • Figure 3 : Courant composite chaud

    La courbe ci-aprs est obtenue en plaant en abscisse les enthalpies

    et en ordonne les tempratures.

    Figure 4 : Courbe Composite chaude

    5. Dtermination du MER

    5.1. Algorithme de rsolution

    Pour la dtermination de lEnergie Minimum Requise (MER) lalgorithme

    de minimisation suivant est utilis :

    O k appartient [1, N] o N est le nombre dintervalles de temprature.

    Les Rk sont les seules variables pour ce bilan nergtique. Pour tous les

    intervalles les Rk 0. Nous avons galement :

    +1 =

    1= ;

    : Nombre de flux chauds appartenant lintervalle i ;

    : Nombre de flux froids appartenant lintervalle i.

    Le tableau ci-dessous fait le rcapitulatif des donnes.

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 100 200 300 400 500 600

    Tem

    p

    ratu

    re (

    C)

    Enthalpie (MW)

    Courbe Composite Chaude

  • TABLEAU 5 : RECAPITULATIF DES DONNEES POUR CHAQUE

    COMPOSANTE

    Chemins N du

    courant

    Type Capacit

    thermique

    unitaire (en

    MW/K)

    T

    initiale

    (en C)

    T finale

    (en C)

    Enthalpie

    (en MW)

    1-2 1 Courant chaud 0,022 480 274,75 -4,557

    1-3 2 Courant chaud 0,123 480 156,24 -40,026

    3-4 3 Courant froid 0,142 156,24 440 40,32

    4-5 4 Courant chaud 0,0148 440 315,96 -1,843

    4-6 5 Courant chaud 0,136 440 41,27 -54,21

    6-7 6 Courant chaud -132,16 42,27 41,27 -132,165

    7-8 7 Courant froid 0,0386 41,27 41,71 0,017

    8-9 8 Courant froid 0,328 41,71 133,55 130,24

    5-9 9 Courant chaud 1,083 315,96 133,55 -197,563

    13-9 10 Courant chaud 27,011 134,55 133,55 -27,011

    9-10 11 Courant froid 0,698 133,55 134,47 0,642

    10-11 12 Courant froid 0,345 134,47 205 24,32

    11-1 13 Courant froid 0,697 205 480 191,805

    2-12 14 Courant chaud 0,39 274,75 212,42 -24,32

    La premire tape pour calculer le MER est de crer la liste des

    tempratures corriges. Les courants chauds seront rduits de Tmin/2 = 10C

    et les courants froids seront augments de Tmin/2 = 10C ce qui donne le

    tableau ci-aprs.

  • TABLEAU 6: DONNEES AVEC LES TEMPERATURES DECALEES

    Chemins N du

    courant

    Type Capacit

    thermique

    unitaire (en

    MW/K)

    T

    initiale

    (en C)

    T

    finale

    (en C)

    Enthalpie

    (en MW)

    1-2 1 Courant chaud 0,022 470 264,75 -4,557

    1-3 2 Courant chaud 0,123 470 146,24 -40,026

    3-4 3 Courant froid 0,142 166,24 450 40,32

    4-5 4 Courant chaud 0,0148 430 305,96 -1,843

    4-6 5 Courant chaud 0,136 430 31,27 -54,21

    6-7 6 Courant chaud -132,16 32,27 31,27 -132,165

    7-8 7 Courant froid 0,0386 51,27 51,71 0,017

    8-9 8 Courant froid 0,328 51,71 143,55 130,24

    5-9 9 Courant chaud 1,083 305,96 123,55 -197,563

    13-9 10 Courant chaud 27,011 124,55 123,55 27,011

    9-10 11 Courant froid 0,698 143,55 144,47 0,642

    10-11 12 Courant froid 0,345 144,47 215 24,32

    11-1 13 Courant froid 0,697 215 490 191,805

    2-12 14 Courant chaud 0,39 264,75 202,42 -24,32

    Le tableau suivant donne le rcapitulatif du bilan denthalpie sur les

    nouveaux intervalles.

  • TABLEAU 7 : BILAN DENTHALPIE SUR LES NOUVEAUX INTERVALLES

    Intervalles Ti Ti+1 Fluides Ti-Ti+1 () Surplus

    ou

    dficit

    1 490 470 13 20 0,697 13,94 Surplus

    2 470 450 1-2-13 20 0.552 11,04 Surplus

    3 450 430 1-2-3-13 20 0,694 13,88 Surplus

    4 430 305,96 1-2-3-4-5-13 124,04 0.5432 67,378 Surplus

    5 305,96 264,75 1-2-3-5-9-13 41,21 -0,525 -21,635 Dficit

    6 264,75 215 2-3-5-9-13-14 49,75 -0,893 -44,426 Dficit

    7 215 202,42 2-3-5-9-12-14 12,58 -1,245 -15,66 Dficit

    8 202,42 166,24 2-3-5-9-12 36,18 -0,855 -30,93 Dficit

    9 166,24 146,24 2-5-9-12 20 -0,997 -19,94 Dficit

    10 146,24 144,74 5-9-12 1,5 -0,874 -1,311 Dficit

    11 144,74 143,55 5-9-11 1,19 -0,521 -0,619 Dficit

    12 143,55 124,55 5-8-9 19 -0,891 -16,929 Dficit

    13 124,55 123,55 5-8-9-10 1 -27,902 -27,902 Dficit

    14 123,55 51,71 5-8 71,84 0,192 13,79 Surplus

    15 51,71 51,27 5-7 0,44 -0,0974 -0,043 Dficit

    16 51,27 32,27 5 19 -0,136 -2,584 Dficit

    17 32,27 31,27 5-6 1 -132,29 -132,29 Dficit

    La seconde tape est de calculer la cascade thermique pour chaque

    intervalle de temprature. Cette tape est rsume dans le tableau ci-aprs :

  • TABLEAU 8 : CASCADE THERMIQUE

    Intervalles Ti Ti+1 () Cumul

    1 490 470 13,94 -13,94

    2 470 450 11,04 -24,98

    3 450 430 13,88 -38,86

    4 430 305,96 67,378 -

    106,238

    5 305,96 264,75 -21,635 -84,603

    6 264,75 215 -44,426 -40,177

    7 215 202,42 -15,66 -24,517

    8 202,42 166,24 -30,93 6,413

    9 166,24 146,24 -19,94 26,353

    10 146,24 144,74 -1,311 27,664

    11 144,74 143,55 -0,619 28,283

    12 143,55 124,55 -16,929 45,212

    13 124,55 123,55 -27,902 73,114

    14 123,55 51,71 13,79 59,324

    15 51,71 51,27 -0,043 59,367

    16 51,27 32,27 -2,584 61,951

    17 32,27 31,27 -132,296 194,247

    La cascade thermique montre que le dficit maximal est gal 106,238

    MW et quil a lieu entre les intervalles 4 et 5 au niveau de 305,96C. Cela

    correspond 305,96 + (20/2) = 315,96C pour les courants chauds et

  • 305,96 (20/2) = 295,96 pour les courants froids. En fournissant les

    106,238 MW haute temprature, on obtient le tableau suivant :

    TABLEAU 9 : CASCADE THERMIQUE APRES APPORT DU DEFICIT

    MAXIMAL

    Intervalles Ti Ti+1 () Cumul

    106,238

    1 490 470 13,94 92,298

    2 470 450 11,04 81,258

    3 450 430 13,88 67,378

    4 430 305,96 67,378 0

    5 305,96 264,75 -21,635 21,635

    6 264,75 215 -44,426 66,061

    7 215 202,42 -15,66 81,721

    8 202,42 166,24 -30,93 112,651

    9 166,24 146,24 -19,94 132,591

    10 146,24 144,74 -1,311 133,902

    11 144,74 143,55 -0,619 134,521

    12 143,55 124,55 -16,929 151,45

    13 124,55 123,55 -27,902 179,352

    14 123,55 51,71 13,79 165,562

    15 51,71 51,27 -0,043 165,605

    16 51,27 32,27 -2,584 168,189

    17 32,27 31,27 -132,296 300,485

  • Les zones endothermiques et exothermiques se dgagent clairement,

    stendent respectivement sur les intervalles 1 4 et de 4 17. Le besoin en

    refroidissement externe (utilit froide) est de 300,485 MW.

    Energie minimale requise pour le refroidissement : 300,485 MW ;

    Energie minimale requise pour le chauffage : 106,238 MW

    Puissance optimale de la chaudire : = ,

    5.2. Grande Courbe Composite

    En traant sur un graphique la courbe dont les abscisses sont

    constitues de la dernire colonne du tableau prcdent et les ordonnes, les

    tempratures (Ti+1) de la colonne (avec comme point supplmentaire celui qui

    a pour coordonnes ( = 106,238; 1 = 490), on obtient la Grande Courbe

    Composite en tempratures dcales, qui donne, pour chaque intervalle de

    temprature, le bilan enthalpique net cumul.

    Figure 5 : Grande Courbe Composite en tempratures dcales

    5.3. Trac des Courbes Composites Chaude et Froide

    Il sagit de tracer les deux courbes composites chaude et froide sur le

    mme graphe. Les charges thermiques de refroidissement et de chauffage

    externe tant connues, nous pouvons dplacer la courbe composite froide en

    fixant la courbe composite chaude. En effet, la courbe composite froide sera

    dplace de 217,732 . Il sagit de la somme de la charge thermique vacue au

    condenseur et le gain obtenu la chaudire avec le = 20.

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 50 100 150 200 250 300 350

    Tem

    pr

    atu

    res

    dc

    al

    es

    C

    Enthalpie (MW)

    Grande Courbe Composite

  • Au condenseur, = 6(6 7)

    = 58,62 (2428,5 -173,88)

    = 132,165

    Le gain la chaudire sera =

    =2984,4 77,78

    1000 106,238

    = 125,88

    = 132,165 + 125,88 = 258,054

    Le tableau suivant donne les nouvelles coordonnes pour la courbe composite

    froide.

    Temprature (MW)

    41,27 300,485

    41,71 300,502

    133,55 330,642

    134,47 361,422

    156,24 399,712

    205 461,752

    440 720,952

    480 1008,042

  • 0102030405060708090

    100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320330340350360370380390400410420430440450460470480490500510

    0 100 200 300 400 500 600 700

    Tem

    p

    ratu

    re (

    C)

    Enthalpie (MW)

    Courbes Composites Chaude et Froide au pincement

    = 20

    REFROIDISSEMENT = 300,485 MW CHAUFFAGE = 106,238 MW

    NMW

  • 6. Conception du rseau dchangeurs

    Pour concevoir l'architecture globale du rseau d'changeurs en

    choisissant au mieux les couples de fluides changeant de la chaleur entre

    eux, l'intgration thermique constitue un guide prcieux.

    Dans ce volet, nous nous baserons sur les diffrentes rgles et

    thormes qui rgissent la technique du pincement pour proposer un rseau

    dchangeur plus efficace pour loptimisation de lnergie thermique.

    Figure 7 : Diagramme dtude nergtique du systme

  • 6.1. Analyse des combinaisons possibles au-dessus de la zone de

    pincement (zone endothermique)

    Dans le premier intervalle de la zone endothermique [305,96C 430C],

    nous avons les fluides 1, 2, 3, 4, 5 et 13 dont seuls deux fluides (3 et 13) sont

    froids. Il faut donc imprativement scinder en deux chacun de ces deux fluides

    froids. Pour le faire, nous allons voir ce qui se passe dans lintervalle suprieur

    du pincement.

    Dans lintervalle [430C 450C], les fluides 4 et 5 disparaissent. Il faut

    donc que la puissance correspondante de 4 soit fournie au fluide 3 et que celle

    du fluide 5 soit fournie au fluide 13, ce qui donne : . 32 = . 4 = 0,0148

    et . 132 = . 5 = 0,136. Lchangeur 1 apparie les fluides 4 et la partie 3-

    2 du fluide 3 ; ce qui conduit une temprature de sortie de lchangeur 1

    gale 1,843

    0.0148+ 295,96 = 420,487.

    Lchangeur 2 apparie les fluides 5 et la partie 13-2 du fluide 13.

    On en dduit . 31 = 0.142 0,0148 = 0,1272 et que

    . 131 = 0.697 0,136 = 0,561 ; ce qui pour puiser par exemple le fluide 1

    disposant au total de 4,557 MW, conduit une temprature de sortie de

    lchangeur 4 gale 221.

    Les fluides 1, 2, 4 et 5 tant puiss, seul le fluide 14 contient encore

    des disponibilits (24,32 MW), qui doivent tre partages entre les deux parties

    du fluide 13. Il est prfrable de mlanger les deux branches du fluide 13 en

    sortie des changeurs 2 et 4. La temprature du mlange est donne par :

    221 . 131 + (40,026

    0,136+ 295,96) . 132 = .. 13 ; T = 292,88C

    Un seul changeur (changeur 5) permet alors dpuiser le fluide 14. Son bilan

    est donn par :

    24,32 = (T 292,88) . 13 . On trouve une temprature de sortie gale

    327,78C pour le fluide 13

    Pour amener le fluide 13 480C, la quantit de chaleur pour le

    chauffage vaut = 0,697 (480 327,78) = 106,097 MW ; ce qui correspond

    au MER trouve prcdemment.

    Le schma du rseau est le suivant :

  • Figure 8 : Rseau dchangeurs de la zone endothermique

    6.2. Analyse des combinaisons possibles au-dessous de la zone de

    pincement (zone exothermique)

    Sur le diagramme dtude nergtique, nous dnombrons au-dessous

    du pincement, six (06) courants chauds (courants 1, 2, 5, 6, 9, et 10) et six

    (06) courants froids (courants 3, 7, 8, 11, 12, et 13).

    Donc le nombre de courants chauds est au moins gal au nombre de

    courants froids et nous remarquons galement que la somme des dbits

    thermiques des courants chauds est suprieure celle des courants froids.

  • Nous faisons le choix dapparier par lchangeur 6 les fluides 3 et 9, ce

    qui correspond une temprature de sortie de lchangeur 6 gale

    315,96 ( ) = 297,64 .

    Pour faire passer le fluide 9 de 297,64C 133,55C, il faut une quantit

    de chaleur de refroidissement gale :

    = 1,083 (297,64 133,55) = 177,71 .

    Pour faire passer le fluide 1de 315,96C 274,75C, il faut une quantit

    de chaleur de refroidissement gale = 0,022 (315,96 274,75) = 0,91 .

    Pour faire passer le fluide 1de 315,96C 274,75C, il faut une quantit

    de chaleur de refroidissement gale = 0,022 (315,96 274,75) = 0,91 .

    Il faut une quantit de chaleur de refroidissement gale

    = 0,136 (315,96 41,27) = 37,36 pour faire passer le fluide 5 de

    315,96C 41,27C.

    Le rseau de rcupration propos est le suivant :

  • SD

    C (MW/K) 274,75 212,42 205 156,24 134,47 134,55 133,55 41,71 42,27 41,27480C 3,61 MW 0,91 MW

    0,022 315,96C480C 20,18 MW 19,65 MW

    0,123 315,96C440C

    0,0148 315,96C440C 16,86 MW 37,36 MW

    0,136 315,96C

    132,16 315,96C19,84 MW 297,64C 177,70 MW

    1,083 315,96C132,16 MW

    27,011 315,96C

    0,39 315,96C

    0,142 295,96C

    0,0386 295,96C

    0,328 295,96C

    0,698 221C 295,96C

    0,345 295,96C480C 327,78C 293C

    0,697 295,96C106,238 MW 24,3 MW

    1

    2

    4

    5

    14

    4

    4

    2

    2

    5

    5

    3

    3

    1

    1

    C

    11

    12

    7

    8

    13

    3

    6

    9

    10

    R

    R

    6

    6

    R

    RCONDENSEUR