Análise exergoeconômica de um sistema CCP composto por um ciclo rankine orgânico e um sistema de refrigeração por absorção

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Ronelly José de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15419
Resumo: The objective of this work is to carry out an exergoeconomic analysis in an Organic Rankine Cycle (ORC) with the introduction of an Absorption Refrigeration System (SRA) in the condenser cooling. In addition, this work also aims to improve the efficiency of the thermal energy source utilization and to present parametric analyzes of performance from the thermodynamic and economic points of view. To evaluate the relative efficiency increase, two configurations were analyzed: Simple Organic Rankine Cycle (ORC-S) and Combined Organic Rankine Cycle (ORC-C). The essential difference is that the ORC-S rejects heat to a cooling tower and has the power produced by the expander as its only product, while the ORC-C works in combination with an ARS and has the power produced by the expander, the heat removal from the ORC condenser and the heat removal from a room as products. The combination of the systems is done through a connection between the ORC condenser and an ice water storage tank that performs thermal exchanges with the ARS evaporator. The purpose of joining the two systems is to allow the reduction of the ORC condensation temperature and the search for the power and efficiency increase in the use of the energy provided by the thermal source. The ORC system under study uses a scroll type expander and operates with R-134a as working fluid. The ARS considered was a simple effect one using the water-lithium bromide pair. The thermodynamic modeling of the system was developed based on the specification of input parameters such as temperature at the expander inlet, pressure ratio and temperature of the supplied ice water. The thermodynamic analyzes were carried out through an energy and exergy study, of the two configurations, obtained by applying the principles of the first and second law of thermodynamics. The economic study was carried out through an exergoeconomic analysis, developed through the application of the SPECO (Specific Exergy Costing) method. The exergoeconomic equations were developed using input data specification such as the specific costs of energy from the heat source, the ice water and the electricity rate.
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The essential difference is that the ORC-S rejects heat to a cooling tower and has the power produced by the expander as its only product, while the ORC-C works in combination with an ARS and has the power produced by the expander, the heat removal from the ORC condenser and the heat removal from a room as products. The combination of the systems is done through a connection between the ORC condenser and an ice water storage tank that performs thermal exchanges with the ARS evaporator. The purpose of joining the two systems is to allow the reduction of the ORC condensation temperature and the search for the power and efficiency increase in the use of the energy provided by the thermal source. The ORC system under study uses a scroll type expander and operates with R-134a as working fluid. The ARS considered was a simple effect one using the water-lithium bromide pair. The thermodynamic modeling of the system was developed based on the specification of input parameters such as temperature at the expander inlet, pressure ratio and temperature of the supplied ice water. The thermodynamic analyzes were carried out through an energy and exergy study, of the two configurations, obtained by applying the principles of the first and second law of thermodynamics. The economic study was carried out through an exergoeconomic analysis, developed through the application of the SPECO (Specific Exergy Costing) method. The exergoeconomic equations were developed using input data specification such as the specific costs of energy from the heat source, the ice water and the electricity rate.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqO objetivo desta dissertação é efetuar uma análise exergoeconômica em um Ciclo Rankine Orgânico (ORC) com a introdução de um Sistema de Refrigeração por Absorção (SRA) no resfriamento do condensador. Além disso, este trabalho também visa melhorar a eficiência do aproveitamento da fonte de energia térmica e apresentar as análises paramétricas de desempenho sob os pontos de vista termodinâmico e econômico. Para avaliar o aumento relativo de eficiência foram analisadas duas configurações: Ciclo Rankine Orgânico Simples (ORC-S) e Ciclo Rankine Orgânico Combinado (ORC-C). A diferença essencial entre as duas é que o ORC-S rejeita calor para uma torre de resfriamento e tem como único produto a potência produzida pelo expansor, enquanto o ORC-C trabalha de forma combinada com um SRA e tem como produtos a potência produzida pelo expansor, a retirada de calor do condensador ORC e a climatização de um ambiente. A combinação dos sistemas é feita através da conexão entre o condensador do sistema ORC e um tanque de estocagem de água gelada que realiza trocas térmicas com o evaporador do SRA. A junção dos dois sistemas tem por objetivo permitir a diminuição da temperatura de condensação do ORC e a busca pelo aumento da potência e da eficiência no aproveitamento da energia disponibilizada pela fonte térmica. O sistema ORC em estudo utiliza um expansor do tipo scroll e opera com R134a como fluido de trabalho. O SRA considerado foi de simples efeito utilizando o par água-brometo de lítio. As análises termodinâmicas foram realizadas através de um estudo energético e exergético das duas configurações, obtido através da aplicação dos princípios da primeira e da segunda lei da termodinâmica. O estudo econômico foi realizado através de uma análise exergoeconômica, desenvolvida por meio da aplicação do método SPECO (Custo Exergético Específico). O equacionamento exergoeconômico foi realizado através da especificação de dados de entrada como os custos específicos da energia, proveniente da fonte térmica, da água gelada e da tarifa da energia elétrica.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBSantos, Carlos Antonio Cabral doshttp://lattes.cnpq.br/9774109887296955Souza, Ronelly José de2019-08-28T20:33:28Z2019-08-282019-08-28T20:33:28Z2019-01-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15419porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-08-29T06:07:13Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/15419Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2019-08-29T06:07:13Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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