Exportar este item: EndNote BibTex

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17442
Tipo do documento: Dissertação
Título: Metodologia para pré-seleção de fluidos de trabalho para ciclos Rankine orgânicos
Título(s) alternativo(s): Methodology for pre-selection of working fluids for organic Rankine cycles
Autor: Rezende, Gezué dos Santos Valle
Primeiro orientador: Chalhub, Daniel José Nahid Mansur
Primeiro coorientador: Costa Filho, Manoel Antonio da Fonseca
Primeiro membro da banca: Maia, Cristiana Brasil
Segundo membro da banca: Knupp, Diego Campos
Resumo: 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.
Abstract: This work proposes a methodology to streamline the selection of fluids suitable for each application in an Organic Rankine Cycle. The simulations used fluids that allow the harvesting of energy remaining after the turbine using a regenerator. The simulations used three diesel engines with exhaust gas temperature at 775, 816, and 854 K and a geothermal source at 480 K. Simulations searched for the maximum recoverable power in the cycle, respecting the Pinch Point of the 10 K in both the evaporator and condenser. Considering the thermal efficiency and requested area for the three heat exchangers, the most suitable fluids for the diesel engine applications were benzene, toluene, n-hexane, and p-xylene, while HFE7100, fluoroketone, R245fa, and butene for the geothermal source. Temperature and pressure at the condenser outlet close to each other, with averages respectively at 0.02 and 0.004, were obtained through dimensionless with reference to the critical and saturated liquid at 0.9 atm points, for all applications studied. The maximum power recovered from the thermal sources at 480, 775, 816, and 854 K was obtained with dimensionless vaporization temperatures close to 0.51; 0.79; 0.81, and 0.86, respectively, with the corresponding dimensionless pressures close to 0.23; 0.58; 0.62, and 0.68, for all pre-selected fluids, indicating expected values increasing with the source temperature, proving the utility of the proposal. The presented proposal produced generalized temperature x entropy and pressure x enthalpy diagrams, capable of representing the thermodynamic cycle in an approximately overlapping way for all promising substances for a given application.
Palavras-chave: Mechanical engineering
Thermodynamics
Fluid dynamics
Engenharia mecânica
Termodinâmica
Dinâmica dos fluidos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: REZENDE, Gezué dos Santos Valle. Metodologia para pré-seleção de fluidos de trabalho para ciclos Rankine orgânicos. 2021. 61 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17442
Data de defesa: 29-Out-2021
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertação - Gesué dos Santos Valle Rezende - 2021 - Completo.pdf3,78 MBAdobe PDFBaixar/Abrir Pré-Visualizar


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.