Avaliação de ciclos rankine orgânico para aproveitamento de energia de fontes de calor de baixa temperatura

Autor: Brito, Andressa Lodi de
Přispěvatelé: Silva, Marcelo Modesto da, Palacio, José Carlos Escobar, Palacios-Bereche, Reynaldo, Nebra de Pérez, Silvia Azucena, Oliveira Junior, Silvio de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFABC
Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron:UFABC
Popis: Orientador: Prof. Dr. Marcelo Modesto da Silva Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2022. O contínuo aumento nas emissões de carbono na atmosfera, e a consequente potencialização do efeito estufa gerado pelo uso disseminado de combustíveis fósseis para geração de eletricidade nos últimos 100 anos, estimula o aumento do interesse por tecnologias que aumentam a eficiência da conversão energética e/ou o aproveitamento de fontes renováveis de energia. Uma das opções bastante atraente que contempla estas duas necessidades é o chamado Ciclo Rankine Orgânico (ORC) que pode utilizar calor residual de processos industriais ou fontes de energia renovável, como a energia solar. Um dos diferenciais do ciclo ORC é a vasta gama de fluidos de trabalho e diferentes configurações que podem dificultar a definição de um projeto ótimo para o uso de determinada fonte de calor. Esta tese tem por objetivo explorar o potencial de uso do ciclo ORC considerando estas possibilidades de diferentes níveis de temperatura, fluidos de trabalho e configurações do ciclo através de metodologias de análise de custo exergético e métodos de otimização. A determinação dos diferentes parâmetros de avaliação energéticos, exergéticos e econômicos permitiu uma avaliação abrangente do comportamento dos diferentes fluídos orgânicos. Verificou-se que nem sempre o fluído orgânico com o melhor desempenho termodinâmico, necessariamente possui o melhor desempenho econômico. A disponibilidade e a variedade de fluídos orgânicos não permite apontar-se diretamente qual o melhor fluído orgânico a ser utilizado em qualquer situação. Porém, um acompanhamento criterioso dos níveis de temperatura da fonte de calor e também das condições da fonte fria, níveis de pressão máxima e mínima, assim como as diferenças de temperatura entre os trocadores de calor é fundamental para ser apontar qual fluído orgânico é o mais adequado de acordo com as condições de contorno do problema. continuous increase in carbon emissions in the atmosphere, the potentiation of the greenhouse effect generated by the widespread use of fossil fuels for electricity generation in the last 100 years, stimulates the increased interest in technologies that increase the efficiency of energy conversion and / or the use renewable energy sources. One of the very attractive options that addresses these two needs is the so-called Organic Rankine Cycle (ORC), which can use residual heat from industrial processes or renewable energy sources, such as solar energy. One of the differences in the ORC cycle is the wide range of working fluids and different configurations that can make it difficult to define an optimal design for the use of a particular heat source. This thesis aims to explore the potential use of the ORC cycle considering these possibilities of using different levels of temperature, working fluids and cycle configurations through exergetic cost analysis methodologies and also optimization methods. It was found that not always the organic fluid with the best thermodynamic performance necessarily has the best economic performance. The availability and variety of organic fluids does not allow direct identification of the best organic fluid to be used in any situation. However, a careful monitoring of the temperature levels of the heat source and also the conditions of the cold source, maximum and minimum pressure levels, as well as the temperature differences between the heat exchangers is essential to identify which organic fluid is the most suitable according to the boundary conditions of the problem.
Databáze: OpenAIRE
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