Um modelo termodinâmico para análise e seleção de um fluido de trabalho para um ciclo rankine orgânico com um aquecedor de fluido de alimentação aberto

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Fumes, Douglas Ricardo [UNESP]
• Orientador(a): Oliveira, Santiago del Rio [UNESP], Scalon, Vicente Luiz [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Ciclo Rankine orgânico (CRO); Eficiência térmica do ciclo (ETC); Trabalho líquido específico (TLE); Regressão linear múltipla; Seleção de fluidos
• Palavras-chave em Inglês: Organic Rankine cycle (ORC); Cycle thermal efficiency (CTE); Specific net work (SNW); Multiple linear regression
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/202306

O ciclo Rankine orgânico (CRO) é considerado uma tecnologia renovável alternativa na produção energética. Sua concepção contribui para a redução de impactos ambientais como a poluição do ar e o subsequente aquecimento global. Atualmente, diversos pesquisadores e empresas do segmento energético trabalham em busca do aumento da eficiência térmica deste tipo de ciclo para produção de energia elétrica. A utilização de regeneradores (aquecedores de água de alimentação) contribui significativamente para o aumento da eficiência térmica de plantas energéticas deste tipo. Diversos estudos sobre otimização de parâmetros de operação e seleção de fluidos de trabalhos vêm sendo desenvolvidos em convergência a este objetivo. O propósito deste estudo é desenvolver um modelo de seleção de fluidos de trabalho a partir de seu desempenho térmico. Para isto, foram realizadas simulações termodinâmicas de diversos fluidos orgânicos operando em diferentes ciclos termodinâmicos (subcrítico, subcrítico com superaquecimento e supercrítico) a partir de variáveis de entrada adimensionais (percentuais dos valores críticos de cada fluido) pré-definidas. Os resultados destas simulações foram utilizados para o desenvolvimento de regressões lineares múltiplas capazes de expressar o comportamento das variáveis ETC e TLE em função dos parâmetros de entrada. Dois métodos foram desenvolvidos para a seleção de fluidos com melhor desempenho térmico, um baseado na máxima ETC obtida pelos fluidos de trabalho e outro baseado na ETC média produzida pelos mesmos sob diversas condições de operação. A validação dos métodos se baseou na comparação entre os valores de ETC e TLE obtidos a partir das leis clássicas da termodinâmica e os valores de ETC e TLE obtidos pelo método da regressão linear múltipla desenvolvido. Os resultados demonstraram que os modelos para obtenção da ETC e seleção de fluidos em função desta variável demonstrou alta assertividade, com valores de desvio praticamente desprezíveis, o que não ocorreu para o TLE, onde os modelos de regressão desenvolvidos não apresentaram elevada representatividade estatística.