Modelagem de uma turbina radial para o Ciclo de Rankine Orgânico pelo método da...

Com o crescimento da busca por energias renováveis, as fontes de calor de baixa temperatura tornam-se favoráveis a essa forma de geração, como por exemplo, fontes geotérmicas, captação solar e incineração de lixo. Nesse contexto, surge o ciclo de Rankine orgânico, que utiliza fluidos orgânicos, cujas características são: baixo ponto de ebulição sob altas pressões, baixo volume específico e a possibilidade do uso de sistemas compactos. Entretanto, a eficiência energética é baixa devido às baixas temperaturas da fonte quente. O expansor escolhido para esse ciclo compreende uma turbina radial e o método da linha média proporciona uma análise suficientemente precisa do sistema para o projeto preliminar, levando em consideração vários modelos de perdas desenvolvidos na literatura. O objetivo deste trabalho é realizar uma comparação com resultados da literatura e otimizar a eficiência isentrópica e térmica em um projeto de uma turbina radial utilizando cinco ciclos orgânicos distintos. Conclui-se que a metodologia empregada apresenta suficiente precisão e que nas condições desejadas o fluido R123 apresenta o melhor equilíbrio entre eficiência isentrópica de turbina e térmica no ciclo e que o fluido R245fa apresenta a melhor eficiência de turbina.

Título em Inglês

A radial inflow turbine modeling for the Organic Rankine Cycle by the mean line method

Palavras-chave em Inglês

Organic Rankine Cycle
Radial inflow turbine
Mean line method

Resumo em Inglês

The increasing search for renewable energy sources is leading the technology development to the use of low temperature heat sources, for example, geothermal energy, solar collectors and waste heat. In this context arises the Organic Rankine Cycle with its organic working fluids. Their main characteristics are the low vaporization temperatures under high pressure, low specific volume and the possibility of using compact systems. The thermal efficiency, however, is low, due to its low temperature of the hot heat source. The chosen expansor for the cycle comprehends an inflow radial turbine and the mean line method provides a sufficient precise analysis of the cycle for the preliminary project, considering the loss models present in the literature. The objective of this work is to compare the model’s results to those present in the literature and to optimize the isentropic and thermal efficiency on an IFR development using five distinct organic working fluids as well. It concludes that the methodology has a good precision and in the desired conditions, the R123 working fluid presents the best balance between turbine isentropic and cycle’s thermal efficiency. It also shows that the R245fa working fluid has the best isentropic turbine efficiency, but the worst cycle thermal efficiency. Keywords: Organic Rankine Cycle, Radial inflow turbine, Mean line method.

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Data de Publicação

2017-03-24

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