Estudo teórico e experimental de uma máquina a vapor alternativa.

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Unzueta, Rodrigo Bernardello
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ciclo orgânico de Rankine; Ciclos motores; Máquinas a vapor; Motores a vapor; Organic Rankine cycle; Simulação; Simulation; Steam engine; Steam machine; Workscycles
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-29122014-114347/

Este trabalho apresenta uma revisão dos ciclos teóricos estudados por outros autores sobre o funcionamento de uma máquina a vapor funcionando como máquina de expansão e propõe um ciclo generalizado para o estudo. Esse ciclo generalizado é equacionado e seus pontos operacionais de otimização são determinados. Ao estudar os ciclos teóricos, verificou-se que a máquina a vapor pode atingir a eficiência isentrópica igual de 100%. Um estudo experimental foi conduzido em uma máquina a vapor, a fim de verificar os fenômenos que ocorrem e que influenciam na sua eficiência, fazendo o funcionamento real se afastar do ciclo teórico. Ao fazer o estudo experimental, verificou-se que a máquina a vapor real utilizada possui baixa eficiência, atingindo um máximo de 10% de eficiência isentrópica. Essa eficiência não é do ciclo e sim do conjunto todo, e é devido a diversos fatores, como, por exemplo, atritos, problemas de lubrificação, imperfeições físicas que provocam o vazamento do fluido de trabalho. Uma simulação computacional é realizada, visando prever o comportamento real da máquina a vapor e comparar com os dados obtidos experimentalmente. Verificando assim se a simulação consegue prever os fenômenos físicos e auxiliar no projeto de uma máquina a vapor. Após analisar os dados simulados, verificou-se que as válvulas possuem grande influência na eficiência isentrópica do ciclo da máquina a vapor. Válvulas de acionamento rápido preveem uma eficiência que pode chegar a 96%, enquanto as válvulas reais provocam uma eficiência de aproximadamente 60% para as mesmas condições de simulação. Uma das principais diferenças entre a simulação e os dados reais é a restrição ao fluxo provocada pelas válvulas, e que exigem coeficientes de descarga específicos para esse tipo de válvula.