Um modelo termodinâmico para análise e seleção de um fluido de trabalho para um ciclo rankine orgânico com um aquecedor de fluido de alimentação fechado

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Antônio, Aline Jauch
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Eficiência térmica; Otimização de centrais termoelétricas; Trabalho líquido específico; Regressão linear múltipla; Método de seleção de fluidos; Thermal efficiency; Optimization of thermoelectric plants; Specific network; Multiple linear regression; Fluid selection method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/202302

O dióxido de carbono é um dos principais componentes dos gases de efeito estufa (GEE) e seu aumento traz diversas preocupações ao mundo. Por este motivo a redução dos GEE é um dos principais assuntos discutidos internacionalmente. Estas discussões vão desde a substituição dos combustíveis fósseis na geração de energia, até medidas para otimizar e tornar mais eficiente a geração e utilização da energia. A principal função dos engenheiros e cientistas, neste contexto, é desenvolver métodos alternativos de geração de energia de modo que nossa dependência por combustíveis fósseis seja cada vez menor. Um dos métodos para geração de energia elétrica é a partir de centrais termoelétricas, que são baseadas em ciclos de potência a vapor (Ciclo Rankine), onde a energia térmica é transformada em energia elétrica. Diante de todo contexto apresentado, o presente trabalho teve como objetivo estudar a eficiência térmica e o trabalho líquido específico de um ciclo Rankine utilizando um aquecedor de fluído de alimentação fechado, diferentes fluídos de trabalho orgânicos e três modelos de ciclo. O intuito foi encontrar os parâmetros de operação que proporcionavam os maiores valores de eficiência térmica e trabalho específico por fluído e modelo de ciclo, classificar os melhores fluídos por ciclo, e para estes classificados, descrever um modelo matemático para a eficiência térmica e trabalho líquido específico. Por fim, foi elaborado um método de seleção de fluído de trabalho a partir da eficiência térmica e do trabalho líquido específico. Este método é formado por uma matriz de seleção e as tabelas de desempenho dos principais fluídos (classificados como melhores). A matriz de seleção apresenta os melhores fluídos por faixa absoluta de operação (caldeira e regenerador) e as tabelas de desempenho apresentam todos os valores absolutos dos parâmetros, a combinação entre eles e os resultados de eficiência térmica e trabalho líquido específico. Os fluídos de trabalho utilizados são classificados como molhados, secos e isentrópicos. Entre os fluídos molhados o que apresentou melhor desempenho tanto para eficiência térmica quanto para trabalho líquido específico foi o metanol. Entre os fluídos secos o que apresentou melhor desempenho tanto para eficiência térmica quanto para trabalho líquido específico foi o R141b. E nos fluídos isentrópicos o que se destacou em relação a eficiência térmica foi o R113 e ao trabalho líquido específico foi o isopentano. O trabalho foi concluído com sucesso, pois todos os objetivos propostos foram alcançados. Este estudo se limita aos valores dos parâmetros utilizados, assim como, os fluídos de trabalho e modelos de ciclos.