Análise termodinâmica de uma caldeira de biomassa de usinas sucroalcooleiras utilizando uma abordagem numérica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: AQUINO, Maria da Conceição Andrade de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
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Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38399
Resumo: OCHOA VILLA, Álvaro Antonio, também é conhecido em citações bibliográficas por: VILLA, Alvaro Antonio Ochoa HENRÍQUEZ GUERRERO, Jorge Recarte, também é conhecido em citações bibliográficas por: HENRIQUEZ, Jorge Recarte
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Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38399ark:/64986/001300000j6pnOCHOA VILLA, Álvaro Antonio, também é conhecido em citações bibliográficas por: VILLA, Alvaro Antonio Ochoa HENRÍQUEZ GUERRERO, Jorge Recarte, também é conhecido em citações bibliográficas por: HENRIQUEZ, Jorge RecarteA busca pelo aumento na produção de energias renováveis vem ganhando grande destaque nos últimos anos, a redução dos gases que provocam o efeito estufa e o aumento de preços nos combustíveis fósseis são fatores determinantes para essa busca. Dentro desse contexto as usinas do setor sucroalcoleiro tem apresentado um crescimento significativo. A razão para esse fenômeno foi o aumento de energia produzida a partir das unidades de cogeração das próprias usinas. Nas últimas décadas foram aperfeiçoadas caldeiras aquatubulares com alimentação de biomassa e que trabalham com maiores pressões e temperaturas. O aumento da eficiência das caldeiras à biomassa está diretamente relacionado com a redução das irreversibilidades presentes no processo. Nesse trabalho foi realizado um estudo de modelagem matemática e simulação computacional utilizando o simulador de processos químicos Aspen Plus® Aspen para simular todas as etapas que compõem a caldeira a biomassa. A caldeira foi separada em oito módulos: câmara de combustão, superaquecedor, evaporador, pré-ar secundário, pré-ar primário, economizador, lavador de gases e tubulão. Cada módulo foi considerado um volume de controle e aplicados a primeira e segunda lei da termodinâmica. Foi realizada a análise energética e exergética de todos os componentes da caldeira localizando as irreversibilidades dos sistemas, identificando as exergias destruídas e assim avaliando as eficiências. Da análise de resutados da simulação computacional foram identificados os componentes que apresentam as maiores frações de destruição de exergia, assim como também as maiores eficiências de primeira e segunda lei da termodinâmica. Desta maneira, destacasse que a câmara de combustão é responsável pela maior parcela de exergia destruída. Foram feitos estudos associados aos efeitos de variação de umidade na biomassa de alimentação, de 51% a 37% , obtendo-se para esses valores de calor perdido pelo sistema de 25908,00 kW e 17867,00 kW, respectivamente. Para a variação da vazão de alimentação de biomassa de 16,36kg/s para 21,00 kg/s, mantendo-se a vazão de ar contante, obteve-se valores de eficiência da caldeira de 58,46% e 45,94%, respectivamente.The search for an increase in the production of renewable energies has gained great prominence in recent years, the reduction of gases that cause the greenhouse effect and the increase in prices in fossil fuels are determining factors for this search. Within this context, sugar and alcohol plants have shown significant growth. The reason for this phenomenon was the increase in energy produced from the cogeneration units of the plants themselves. In the last decades, aquatubular boilers with biomass feeding and working with higher pressures and temperatures were perfected. The increase in efficiency of biomass boilers is directly related to the reduction of irreversibilities present in the process. In this work, a study of mathematical modeling and computational simulation was performed using the chemical process simulator Aspen Plus® Aspen to simulate all the stages that make up the biomass boiler. The boiler was separated into eight modules: combustion chamber, superheater, evaporator, secondary pre-air, primary pre-air, economizer, gas washer and nozzle. Each module was considered a control volume and the first and second laws of thermodynamics were applied. The energetic and exergetic analysis of all the components of the boiler was carried out, locating the irreversibilities of the systems, identifying the destroyed energies and thus evaluating the efficiencies. From the analysis of the results of the computer simulation, the components that present the greatest fractions of exergy destruction were identified, as well as the highest efficiencies of the first and second law of thermodynamics. Thus, it should be noted that the combustion chamber is responsible for the largest portion of destroyed energy. Studies were carried out associated with the effects of humidity variation in the feed biomass, from 51% to 37%, obtaining for these values of heat lost by the system of 25908.00 kW and 17867.00 kW, respectively. For the variation of the biomass feed flow from 16.36kg/s to 21.00 kg / s, keeping the air flow constant, the boiler efficiency values of 58.46% and 45.94% were obtained , respectively.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia MecanicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia mecânicaCaldeirasBiomassaAnálise exergéticaAspen Plus®Análise termodinâmica de uma caldeira de biomassa de usinas sucroalcooleiras utilizando uma abordagem numéricainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETEXTDISSERTAÇÃO Maria da Conceição Andrade de Aquino.pdf.txtDISSERTAÇÃO Maria da Conceição Andrade de Aquino.pdf.txtExtracted texttext/plain140099https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/38399/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Maria%20da%20Concei%c3%a7%c3%a3o%20Andrade%20de%20Aquino.pdf.txt8e32bdc9c51ed392bd349c727bd4f7d4MD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Maria da Conceição Andrade de Aquino.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Maria da Conceição Andrade de Aquino.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1257https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/38399/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Maria%20da%20Concei%c3%a7%c3%a3o%20Andrade%20de%20Aquino.pdf.jpg35ef2be815175d1d940dff43487333deMD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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