Avaliação de aproveitamento energético de motor de combustão interna com ORC

• Autor(a) principal: Muniz, Vinicius Rodrigues
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/23344
• topic: Rejeito térmico; Aproveitamento energético; Motores diesel marítimo; Rejeito térmico; Reaproveitamento energético; Motor a diesel; ORC; Thermal waste; Energy use; Marine diesel engines

O presente projeto tem como objetivo principal apresentar análises de uma proposta de sistema de aproveitamento energético baseado em ciclo Rankine orgânico (ORC, organic Rankine cycle) para aproveitamento de rejeito térmico de motores de combustão interna, com foco em propulsores de aplicação naval. Adicionalmente, tendo em vista o amplo uso de motores diesel de uso marítimo, mais poluentes do que os motores diesel utilizados em veículos terrestres devido a características construtivas, a utilização do rejeito térmico para geração de energia é interessante para uma melhor gestão energética em um contexto de custos mais restritivos e inclusive poder auxiliar a minimizar os impactos ambientais associados. Neste cenário o presente trabalho visa discorrer sobre o potencial inicial de uma solução pertinente para este problema, contribuindo para melhoria da eficácia energética e para a sustentabilidade de uma frota de embarcações de apoio logístico marítimo e offshore. Levando em função dos recentes avanços em marcos regulatórios ambientais, tais regulamentações tem fomentado a realização de pesquisas em prol de soluções inovadoras neste sentido. Assim, descreve-se neste estudo a modelagem de sistema para geração de energia baseado em ORC, utilizando calor de arrefecimento e dos gases de exaustão do motor, implementado e resolvido empregado o aplicativo engineering equations solver (EES). O sistema modelado conta com trocadores de calor do tipo tubo e tubo, e opera com fluidos R123, R124, R134a, R141b, R142b e R245fa. O modelo contempla características de transferência de calor ao longo dos trocadores de calor em trechos com e sem mudança de fases, e a bomba e a turbina são modeladas como ideais. Considerando motor de combustão interna comercial com potência nominal de 2350 kW, conclui-se que a utilização do sistema proposto pode prover potência elétrica de até 12 kW. A partir das análises realizadas, conclui-se que a eficiência teórica de sistemas operando com os referidos fluidos com reservatórios térmicos definidos pelo motor e ambiente fica entre 9 e 12 %. Adicionalmente, constata-se a partir dos resultados que o fluido R134a é vantajoso em relação aos demais pela maior taxa de geração de energia para mesmas condições operacionais das fontes quentes e fria