Méthodologie pour développer un réseau d’échangeurs de chaleur flexible, contrôlable et rentable

Résumé :

Cette thèse a pour objectif de considérer les performances dynamiques d’un réseau d'échangeurs de chaleur (HEN) lors de sa conception. Nous définissons le temps de transition (TT) comme un indicateur pour mesurer les performances dynamiques lorsque le HEN subit des variations opérationnelles. La thèse vise à résoudre deux problèmes : comment estimer le TT d'un HEN donné ; et comment réaliser la conception pour optimiser le coût du HEN, ce qui nous permet d'obtenir un compromis entre le coût et le TT. En nous appuyant sur la transformation de Laplace, nous développons une formulation mathématique pour déterminer TT, et cela conduit à deux modèles dynamiques. Le modèle de base nécessite le processus de transformation inverse de Laplace. Le deuxième modèle, plus avancé, est basé sur des développements purement analytiques afin d’éviter la difficulté numérique de la transformation inverse de Laplace. Les méthodes de synthèse suivent l'approche séquentielle multi-période pour itérer différentes structures, puis le TT peut être calculé pour chaque HEN optimisé en coût. Nous proposons deux méthodes d’itération : BINLP pour le petit cas et IINLP pour les problèmes de moyenne à grande échelle. Les méthodes de synthèse et les modèles dynamiques HEN ont été appliqués avec succès dans cinq études de cas à travers différents chapitres, et nous constatons que le TT varie énormément selon les structures testées. Il est important de prendre en compte le temps de transition dans le problème de conception de HEN, et nos méthodes proposées peuvent servir d'outil de présélection pour aider à trier des HEN en termes de coût et de performances dynamiques.