Metodologia para pré-seleção de fluidos de trabalho para ciclos Rankine orgânicos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Rezende, Gezué dos Santos Valle
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Mechanical engineering; Thermodynamics; Fluid dynamics; Engenharia mecânica; Termodinâmica; Dinâmica dos fluidos; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17442

Este trabalho tem como objeto propor uma metodologia para agilizar a seleção de fluidos adequados a cada aplicação num Ciclo Rankine Orgânico. Nas simulações foram usados fluidos que possibilitam o aproveitamento da energia remanescente após a turbina com o emprego de um regenerador. Foram utilizados nas simulações a exaustão de três motores diesel, com temperaturas de 775, 816 e 854 K, e uma fonte geotérmica a 480 K. Buscou-se a alcançar a máxima potência recuperável no ciclo, respeitando o Ponto de Estrangulamento da Diferença de Temperatura em 10 K tanto no evaporador quanto no condensador. Considerando o rendimento térmico e as áreas necessárias nos três trocadores de calor os fluidos mais adequados para trabalhar com os motores a diesel foram o benzeno, tolueno, n-hexano e p-xileno e com a fonte geotérmica foram HFE 7100, fluorcetona, R245fa, buteno e R11. Temperatura e pressão na saída do condensador próximas entre si, com médias respectivamente em 0,02 e 0,004, foram obtidas através de adimensionalização com referência aos pontos crítico e líquido saturado a 0,9 atm, para todas as aplicações estudadas. A máxima potência recuperada das fontes térmicas a 480, 775, 816 e 854 K foi obtida com temperaturas adimensionalizadas de vaporização próximas de 0,51; 0,79; 0,81 e 0,86, respectivamente, com as correspondentes pressões adimensionalizadas próximas de 0,23; 0,58; 0,62 e 0,68, para todos os fluidos pré-selecionados, indicando valores esperados crescentes com a temperatura da fonte, comprovando a utilidade da proposta. A proposta apresentada produziu diagramas generalizados temperatura x entropia e pressão x entalpia, capazes de representar o ciclo termodinâmico de forma praticamente sobreposta para todas as substâncias promissoras para uma dada aplicação.