Identification of heat load loops and downstream paths in heat exchanger networks

Authors


Abstract

To achieve the optimal trade-off between economies and operability, simplifications of heat exchanger networks (HENs) are required. To do so, identifications of heat load loops and downstream paths are necessary. This paper proposes new methods for identifications of independent and dependent loops as well as downstream paths in HENs, respectively. Stream table and node adjacency matrix are defined in this paper to represent the structures of HENs. Based on graph theory, identification of loops in HENs is decomposed into three procedures: (a) finding a maximal tree, (b) identifying a maximal set of independent loops and (c) searching all loops. Locating the downstream paths in HENs is accomplished by finding directed trees which are generated by modifying the procedure for finding a maximal tree. A complex network with a splitting stream is used for detailed illustrations of the procedures.

Abstract

Afin de réaliser le compromis optimal entre l'aspect économique et l'aspect fonctionnel, des simplifications des réseaux d'échangeurs de chaleur (HEN) sont nécessaires. Pour ce faire, il faut procéder à des identifications de boucles de charge thermique et de trajectoires en aval. On propose dans cet article de nouvelles méthodes d'identification des boucles indépendantes et dépendantes ainsi que des trajectoires en aval dans les HEN. Le tableau des courants et la matrice des noeuds adjacents sont définis dans cet article pour représenter les structures des HEN. À partir de la théorie des graphes, l'identification des boucles dans les HEN se décompose en trois procédures: (a) trouver un arbre maximal, (b) fixer un jeu maximal de boucles indépendantes et (c) rechercher toutes les boucles. La localisation des trajectoires en aval dans les HEN s'effectue par la recherche des arbres dirigés obtenus en modifiant la procédure d'obtention d'un arbre maximal. On utilise un réseau complexe avec un courant qui se divise pour illustrer de manière détaillée les procédures.

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