Determinação da Configuração Ótima de Ciclo Rankine Orgânico para Aproveitamento do Calor Rejeitado em Usinas Termelétricas Com Motores de Combustão Interna

Nome: Letícia Costa Ribeiro
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 31/03/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
José Joaquim Conceição Soares Santos Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Helder Roberto de Oliveira Rocha Examinador Externo
João Luiz Marcon Donatelli Coorientador
José Joaquim Conceição Soares Santos Orientador
Marcio Ferreira Martins Examinador Interno
WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA Examinador Interno

Resumo: A recuperação de resíduos térmicos ou WHR (do inglês waste heat recovery) utiliza o calor que normalmente é descartado por um sistema térmico, e o transforma em uma forma útil de energia. Entre seus benefícios estão: energia adicional livre de CO2, aumento da eficiência do processo e economia de combustível. Uma das alternativas para recuperar resíduos térmicos é a aplicação de Ciclos Rankine Orgânicos, de modo a gerar mais potência sem aumentar o consumo de combustível, o que ocasionará um aumento na eficiência energética e ambiental. Neste trabalho de dissertação, é realizado a modelagem e otimização utilizando o software EES (Engineering Equation Solver) para aproveitar o calor proveniente de dois rejeitos térmicos, água de resfriamento e gás de exaustão, dos motores de combustão interna (MCI) de uma termelétrica utilizando ciclos Rankine orgânicos, com duas opções de configurações, com e sem regeneração. A otimização realizada é termoeconômica e paramétrica com o objetivo de minimizar o custo da potência gerada, e selecionar qual o fluido de trabalho que produz potência com menor custo. Para tanto, são realizadas modelagens termodinâmica e econômica para este trabalho, que levam em conta cinco variáveis de decisão, dentre elas os rendimentos isentrópicos da bomba e turbina. A principal contribuição deste trabalho é obter e ajustar equações de custo capazes de responder a essas variáveis. Os resultados mostraram que os ciclos regenerativos, para ambas as fontes de calor, apesar de aumentar a eficiência do ciclo produzem uma potência mais cara do que o ciclo simples. Na condição ótima é possível obter um aumento em torno de 7% a potência gerada pela termelétrica.
Palavras-chave
Ciclo Rankine Orgânico, Otimização Termoeconômica, Motor de Combustão Interna, Recuperação de Calor

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