Otimização do projeto de rotores de compressores centrífugos operando com dióxido de carbono em estado supercrítico
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFABC |
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Resumo: | Orientador: Prof. Dr. Daniel Jonas Dezan |
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Otimização do projeto de rotores de compressores centrífugos operando com dióxido de carbono em estado supercríticoCOMPRESSOR CENTRÍFUGOMÉTODO MEANLINENSGA-IIDIÓXIDO DE CARBONO EM ESTADO SUPERCRÍTICOCENTRIFUGAL COMPRESSORSUPERCRITICAL CARBON DIOXIDEPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Daniel Jonas DezanDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2020.O presente trabalho visa o desenvolvimento de um código computacional na plataforma MATLAB® usando o método meanline para prever o desempenho de rotores de compressores centrífugos e propor diferentes geometrias para três diferentes compressores de um conjunto de compressão típico em uma plataforma de petróleo. Cada compressor tem relação de pressões constante e igual a 2.85. Gás carbônico em estado supercrítico, S-CO2, é considerado como fluido de trabalho e as equações de estado de Span e Wagner foram utilizadas para determinar as propriedades termodinâmicas do fluido. O código computacional foi capaz de determinar diversos parâmetros geométricos do rotor, tais como ângulos da pá, corda, espessura, parâmetros de desempenho que incluem temperatura total, pressão total e eficiência isentrópica, a partir das informações da entrada como pressão total, temperatura total e velocidade de rotação da máquina. O código foi validado utilizando ar e S-CO2 como fluidos de trabalho apresentando erro máximo de 2.39% para o compressor operando com ar e 3.65% para o compressor operando com S-CO2. Um processo de otimização é acoplado ao código meanline usando o algoritmo genético NSGA-II, cuja função objetivo é a maximização da eficiência isentrópica, obtida através da variação de onze dados de entrada. O conjunto código-otimizador foi capaz de propor as referidas geometrias do conjunto de compressão, apresentando eficiência isentrópica dos rotores iguais a 94.29%, 94.07% e 92.59 para o primeiro, segundo e terceiro compressores, respectivamente.The present work aims to develop a computational code on the MATLAB platform® using the meanline method to predict the performance of centrifugal compressor rotors and propose different geometries for three different compressors of a typical compression set on an oil rig. Each compressor presents a constant pressure ratio and equal to 2.85. Carbon dioxide in supercritical state, S-CO2, is considered as working fluid and span and Span and Wagner equations of state were used to determine the thermodynamic properties of the fluid. The computational code was able to determine several geometric parameters of the rotor, such as vane angles, rope, thickness, performance parameters that include total temperature, total pressure and isentropic efficiency, from the input information such as total pressure, total temperature and speed of rotation of the machine. The code was validated using air and S-CO2 as working fluids with a maximum error of 2.39% for the compressor operating with air and 3.65% for the compressor operating with S-CO2. An optimization process is coupled to the meanline code using the NSGA-II genetic algorithm, whose objective function is the maximization of the isentropic efficiency, obtained through the variation of eleven input data. The code-optimizer set was able to propose the compression set geometries, presenting isentropic efficiency of the rotors equal to 94.29%, 94.07% and 92.59 for the first, second and third compressors, respectively.Dezan, Daniel JonasGarrido Gallego, AntonioTomita, Jesuino TakachiAntonio, Bruno José Nagy2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf91 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121831http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121831&midiaext=78573http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121831&midiaext=78574Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=121831porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-21T15:24:53Zoai:BDTD:121831Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-21T15:24:53Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false |
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