Avaliação da influência da composição da mistura zeotrópica R125 + R1234ze(E) no desempenho do ciclo de Rankine orgânico

• Autor(a) principal: Costa, Henrique Magyar [UNIFESP]
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFESP
• Texto Completo: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/66403
• topic: Ciclo de Rankine orgânico; Simulação; R1234ze(E); R125; Mistura zeotrópica; Composição; Eficiência térmica; Organic Rankine cycle; Simulation; Zeotropic mixture; Composition; Thermal efficiency

O aumento no consumo de energia e o agravamento de problemas ambientais devido à queima de combustíveis fósseis tem incentivado a busca por novas fontes de energia que sejam mais limpas. O Ciclo de Rankine Orgânico (CRO) é um ciclo de geração de potência que utiliza compostos orgânicos como fluido de trabalho, e que tem despertado o interesse recentemente, por ser uma tecnologia promissora para converter fontes de calor de baixa temperatura (como radiação solar, energia geotérmica, combustão de biomassa ou calor residual de processos industriais) em trabalho útil ou eletricidade. O presente trabalho teve como objetivo simular e analisar o desempenho do Ciclo de Rankine Orgânico (CRO) utilizando uma mistura zeotrópica com os fluidos R125 + R1234ze(E) e avaliar a influência da composição da mistura no desempenho do CRO. As misturas zeotrópicas estão se tornando excelentes candidatas a serem utilizadas como fluido de trabalho, pois diferentemente das substâncias puras, elas apresentam um comportamento não isotérmico em processos de transição de fase, promovendo melhor o desempenho do CRO. As simulações foram realizadas no simulador livre DWSIM. A fim de comparações foi avaliado o desempenho do CRO por meio da eficiência térmica (η) e a razão de trabalho (bwr - “back work ratio”), pois quanto maior a eficiência térmica e menor bwr, melhor será o desempenho do ciclo de geração de potência. Dessa forma os resultados mostraram que a eficiência térmica do CRO aumenta conforme o aumento da fração molar do R1234ze(E), e atinge o seu máximo utilizando esse fluido como substância pura. Além desse aspecto, o R1234ze(E) possui um menor impacto ambiental em relação ao R125 e, portanto, é mais vantajoso a utilização deste como fluido de trabalho. Todavia, o resultado obtido não foi o esperado, pois acreditava-se que a eficiência térmica no CRO utilizando uma mistura zeotrópica seria maior em relação ao da substância pura. Acredita-se que este comportamento se deve as condições de operação, e principalmente, ao impacto da temperatura do evaporador na eficiência do ciclo.