Using Organic Rankine cycle for electricity generation from waste heat

Autor: Oliveira Junior, Valmir de
Přispěvatelé: Costa Filho, Manoel Antonio da Fonseca, Anjos, Gustavo Rabello dos, Sobral, Rodolfo do Lago, Campos, José Brant de, Leite, Marco Antônio Haikal
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
Popis: Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:12:18Z No. of bitstreams: 1 Valmir de Oliveira Junior_BDTD.pdf: 6621306 bytes, checksum: 637f875f0939e816bf92e68cf3739e98 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valmir de Oliveira Junior_BDTD.pdf: 6621306 bytes, checksum: 637f875f0939e816bf92e68cf3739e98 (MD5) Previous issue date: 2019-03-29 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro The Organic Rankine cycle (ORC) operates similarly to a steam Rankine cycle with the same components, replacing water with high molecular weight organic fluids that have lower vaporization points. This allows thermal recovery from milder temperature sources and is suitable for generating electricity from solar, geothermal, biomass and residual heat sources. This work presents an energetic and economical analysis of the use of the residual heat of five diesel internal combustion engines using a ORC, seeking to show through modeling which working fluid has the best eficiency when applied to the energy generation by residual heat recovery . Initially, modeling is carried out with the help of the EES (Engineering Equation Solver) software of the company F-Chart, in which the states are defined, allowing later mass and energy balances. Next, graphs are designed with the behavior of the fluids within a certain mass flow range, so that the restrictions commonly used in CRO are applied, evaluating the electric energy production of the system and its eficiency. Finally, the economic viability of the cycle implementation is discussed, evaluating the cash flow, net present value, internal rate of return and the Payback method. O ciclo de Rankine orgânico (CRO) opera de forma semelhante a um ciclo de Rankine a vapor com os mesmos componentes, substituindo a água por fluidos orgânicos de alta massa molecular que possuem pontos de vaporização mais baixos. Isso permite a recuperação térmica a partir de fontes de temperatura mais amenas, sendo adequado para a geração de eletricidade a partir de fontes de calor solar, geotérmica, de biomassa e residual. Este trabalho apresenta uma análise energética e econômica do aproveitamento do calor residual de cinco motores de combustão interna a Diesel utilizando um CRO, buscando mostrar através de modelagens qual o fluido de trabalho que apresenta melhor eficência quando aplicada a geração de energia pela recuperação de calor residual. Inicialmente é realizada modelagem com o auxílio do programa EES (Engineering Equation Solver) da empresa F-Chart, no qual os estados são definidos, possibilitando posteriormente balanços de massa e energia. Em seguida são projetados gráficos com os comportamentos dos fluidos dentro de uma determinada faixa de vazão mássica, para que sejam aplicadas as restrições comumente utilizadas em CRO, avaliando-se a produção de energia elétrica do sistema e sua eficiência. Por fim, é discutida a viabilidade econômica da implantação do ciclo, avaliando o fluxo de caixa, valor presente líquido, taxa interna de retorno e o método Payback.
Databáze: OpenAIRE
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