Análise termodinâmica e simulação de um Ciclo Rankine Orgânico (ORC)

• Autor(a) principal: Wenzel, Thiago Andrei
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/132691
• topic: Engenharia mecânica; Organic rankine cycles; Termal systems

O presente trabalho propõe um modelo para simulação de um ciclo de potência que opera segundo um ciclo de Rankine com um fluido de trabalho orgânico. Os resultados do modelo simulado com o auxílio do programa Engineering Equation Solver (EES) são validados frente a um estudo de referência que busca a temperatura de evaporação que maximiza a eficiência do ciclo para diferentes fluidos orgânicos. O presente trabalho parte dessa otimização e analisa a sensibilidade do modelo em relação ao pinch point escolhido entre o fluido de trabalho R245fa e a fonte quente. A diminuição do pinch point leva à redução da eficiência do ciclo e ao aumento da área da superfície de transferência de calor com a fonte quente. A passagem do pinch point de 10K para 1K resulta na redução linear da eficiência do ciclo em aproximadamente 3% por grau de temperatura. Paralelamente, a mesma variação do pinch point leva a um aumento da superfície de troca térmica, através de dois comportamentos distintos. Primeiramente, entre 10K e 5K, de forma linear, em torno de 10% por variação unitária de temperatura. Já a partir de 5K, esse crescimento aumenta gradativamente, chegando a uma elevação de cerca de 20% para pinch point próximos de 1K. Consequentemente, cada redução unitária da temperatura do pinch point leva a ciclos linearmente menos eficientes e com trocadores crescentemente maiores e mais caros.