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Title: Otimização de Ciclos Rankine Orgânicos supercríticos : proposta de escolha do fluido de trabalho.
Authors: Alves, Izabela Mendes
metadata.dc.contributor.advisor: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Keywords: Otimização estrutural
Ciclo Rankine Orgânico - CRO - fenômenos críticos
Issue Date: 2023
metadata.dc.contributor.referee: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Naves, Fabiano Luiz
Leal, Elisângela Martins
Rocha, Ana Maura Araújo
Citation: ALVES, Izabela Mendes. Otimização de Ciclos Rankine Orgânicos supercríticos: proposta de escolha do fluido de trabalho. 2023. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.
Abstract: Os Ciclos Rankine Orgânicos são uma variação do ciclo Rankine convencional. Neste tipo de ciclo, fluidos orgânicos são utilizados em substituição à água. A principal vantagem deste ciclo é a possibilidade de serem utilizados em fontes de baixa temperatura e pressão, 400 °C e 30 bar, enquanto ciclos de potência a água operam com temperaturas entre 320-620 °C e pressão de 20-250 bar. Isso possibilita que as fontes de calor dos ORCs (Organic Rankine Cycles) sejam energia geotérmica, energia solar, recuperação de calor residual e biomassa. Consequentemente, os ORCs se apresentam como uma fonte alternativa aos combustíveis fósseis para a geração de energia elétrica. Como se trata de uma tecnologia relativamente nova, necessita de mais estudos e investimentos para seu desenvolvimento a fim de se tornar uma opção competitiva e eficiente. Este trabalho propôs a simulação de 14 fluidos orgânicos supercríticos em quatro configurações de ciclo, com o objetivo de encontrar o fluido de melhor rendimento térmico, exergético e maior produção de trabalho líquido. As simulações foram realizadas no Engineering Equation Solver (EES), utilizando dois recursos desse software: tabelas paramétricas e a ferramenta de otimização. O fluido que apresentou o melhor resultado foi o benzeno, com 25,20% de eficiência térmica, 43,85% de eficiência exergética e trabalho líquido de 3086,2 kW.
metadata.dc.description.abstracten: Organic Rankine Cycles are a variation of the conventional Rankine cycle. In this type of cycle, organic fluids are used in substitution for water. The main advantage of this cycle is the possibility of using it in sources of low temperature and pressure, 400 °C and 30 bar, while water power cycles operate with temperatures between 320-620 °C and pressure from 20-250 bar. This allows the heat sources for ORCs to be geothermal energy, solar energy, residual heat recovery, and biomass. Consequently, ORCs present themselves as an alternative source to fossil fuels for the generation of electric power. As it is a relatively new technology, it requires further studies and investments for its development in order to become a competitive and efficient option. This work proposed the simulation of 14 supercritical organic fluids in four cycle configurations, with the objective of finding the fluid with the best thermal, exergetic yield and the greatest liquid work output. The simulations were performed on the Engineering Equation Solver (EES), using two resources of this software: parametric tables and the optimization tool. The fluid that presented the best result was benzene, with 25.20% thermal efficiency, 43.85% exergetic efficiency, and liquid work output of 3086.2 kW.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17579
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 16/10/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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