Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11201_LETÍCIA COSTA RIBEIRO.pdf: 2004005 bytes, checksum: e7985e810cbdfb8f6fba5d7b5b9ffcf6 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / 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

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2014-10-22T17:20:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-11-19T18:33:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T18:33:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais. / Most analysts agree that exergy, instead of enthalpy only, is the most appropriated thermodynamic property to associate with cost (originally an economic property) since it contains information from the Second Law of Thermodynamics and accounts for energy quality. However, many times during the Thermoeconomic Modeling, the exergy is disaggregated in their components (chemical, thermal and mechanical), or yet, it includes the negentropy, which is a fictitious flow, thus allowing the system disaggregation into its components (or subsystems) and also to improve modeling to local optimization, diagnosis and residues treatment. Although some authors believe that physical exergy disaggregation in their components (thermal and mechanical) improve the accuracy of the results, the increase in the complexity modeling is significant, and consequently increase the computational efforts. Recently some authors identified restrictions and possible limitations of using negentropy and this kind of physical exergy disaggregation, thus proposing alternatives for residues and dissipative equipment treatments targeting system disaggregation into its components. These alternatives consist of new proposals of physical exergy disaggregation. Thus, this work aims to evaluate the different approaches of physical exergy disaggregation for Thermoeconomic Modeling, taking into account some aspects: advantages, limitations, inconsistences, accuracy improvements, increase of complexity and computational efforts and the residues and dissipative equipment treatments for total system disaggregation. For this, the different approaches and levels of physical exergy disaggregation are applied for cost allocation of final products (net power and useful heat) in different cogeneration systems considering as working fluid both ideal gas and real fluid. These plants, with dissipative equipment (condenser and valve) and/or residues (exhaust gases from the recovery boiler). However, it was necessary to use one cogeneration plant without dissipative equipment neither residues in order to evaluate the effect of physical exergy disaggregation alone.

Submitted by Ricieri Fornazari Filho (ricieri.fornazari@gmail.com) on 2018-07-26T14:37:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ricieri Fornazari Filho.pdf: 5238639 bytes, checksum: 37aec4ee567ed4046866f1a6f1be7a09 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-07-30T13:52:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fornazarifilho_r_me_bauru.pdf: 4325526 bytes, checksum: 1bd8c929f67ded30499ed09950b7e38e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T13:52:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fornazarifilho_r_me_bauru.pdf: 4325526 bytes, checksum: 1bd8c929f67ded30499ed09950b7e38e (MD5) Previous issue date: 2018-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Desenvolver e projetar plantas de potência otimizadas é uma constante e antiga busca da engenharia de energia. Para tal, os modelos de ciclos foram constantemente aprimorados ao longo do tempo. Através de estudos que procuram incorporar funções que descrevam a realidade mais precisamente, o equacionamento de irreversibilidades presentes nos processos e dispositivos reais de interações de trabalho e calor é vasto na literatura. Uma modelagem matemática foi desenvolvida para um ciclo Brayton irreversível com inter-resfriamento, regeneração e reaquecimento. As irreversibilidades consideradas são provenientes das resistências térmicas nos trocadores de calor do ciclo, do comportamento não isentrópicos dos elementos de expansão e compressão, da perda de calor para o reservatório frio e das perdas de carga nas tubulações ao longo do escoamento do fluido de trabalho. O método de otimização escolhido foi uma função termoeconômica a qual relaciona potência líquida com diversos tipos de custos de uma planta de potência, tais como custos de investimentos, de combustíveis, ambientais e de operação e manutenção. A modelagem matemática consistiu em determinar todas as temperaturas e parâmetros de interesse do ciclo através do conhecimento de apenas uma temperatura, denominada temperatura de controle. A partir de variações nesta temperatura foi possível estabelecer o comportamento dos demais parâmetros do ciclo e relacioná-los com irreversibilidades e parâmetros construtivos. O presente trabalho apresentou um modelo de ciclo Brayton não encontrado na literatura, acopladas diversas fontes de irreversibilidades sob a ótica de uma função de custos de quatro termos. Os resultados obtidos demonstram que a faixa ótima para operação em máxima potência difere da faixa ótima para operação sob máxima eficiência, sendo que a operação termoeconômica maximizada se aproxima mais da última do que da primeira. Foi observado também que as perdas de carga e as resistências dos trocadores de calor são irreversibilidades significativas no ciclo de potência. / Developing and designing optimized power plants is a constant and ancient search for energy engineering. For this, cycles models have been constantly improved over time. Through studies that seek to incorporate functions that describe the reality more precisely, the equating of irreversibility present in real processes and devices of work and heat transfer interactions is vast in the literature. A mathematical modeling has been developed for an irreversible Brayton cycle with inter-cooling, regeneration and reheating. The irreversibility considered are due to thermal resistances in the heat exchangers of the cycle, to the non-isentropic behavior of the elements for expansion and compression, to the heat loss to the could reservoir and to the head loss on the pipes along the working fluid flow. The optimization method chosen was a thermoeconomic function that relates the net power to various types of costs of a power plant, such as investment costs, fuel costs, environmental costs and operation and maintenance costs. The mathematical modeling consisted on determining all the cycle temperatures and parameters of interest through the knowledge of only one temperature, called control temperature. From variations in this temperature, it was possible to establish the behavior of the other parameters of the cycle and relate them to irreversibility and constructive parameters. The present work presented a model of Brayton cycle not found in the literature, coupled several sources of irreversibility under the optics of a four terms cost function. The results obtained demonstrate that the optimal operational range under maximum power differs from the optimal operational range under maximum efficiency, and the maximized thermoeconomic operation is closer to the latter than the first. It has also been observed that the head losses and the resistances in the heat exchangers are significant irreversibility in the power cycle.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:59:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Delapria Dias dos Santos.pdf: 2297120 bytes, checksum: 04e316aa171e15e739a16d82397c2a60 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work has accomplished thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses of the cogeneration of an industrial power plant in a sugar-alcohol factory. Four situations are analyzed. In the first case, the factory produces electricity for its own consumption (its plant is already amortized). In the second case, which is considered hypothetical, it was simulated a power plant consuming the same quantity of bagasse, however, with the purchase of a medium pressure turbine, generating 2 MW surplus for sale. The third case considers the use of all the bagasse that is produced during the harvest in order to generate electric power. It is observed the acquisition of a high pressure cauldron and an extraction-condensation turbine. In this simulation, it is obtained 29 MW of electricity surplus. At last, the fourth case considers a high pressure cauldron, an extraction-condensation turbine and a counter pressure turbine in order to generate electric power, producing approximately 35, 2 MW surplus, facing the quantity of bagasse currently produced. However, in this simulation, only the bagasse from the harvest was used, remaining some quantity for sale after the harvest. Facing the facts, it is possible to implement a thermal power station, however, as noted, the existing risk is associated to the lack of policy capable to stimulate the sale of electric power via alternative sources of energy. / Esta pesquisa realizou análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas do sistema de cogeração de uma planta industrial em uma usina do setor sucroalcooleiro. São analisadas quatro situações. O primeiro caso produz eletricidade somente para o consumo próprio (com sua planta já amortizada). O segundo caso é hipotético nele foi simulado uma planta consumindo a mesma quantidade de bagaço, porém, com a compra de uma turbina de média pressão, gerando 2 MW excedentes para venda. O terceiro caso considera que todo o bagaço produzido seja utilizado durante o período de safra para geração de energia elétrica, observa-se que foi adquirida uma caldeira de alta pressão e uma turbina de extração-condensação, nesta simulação obtém-se 29 MW de eletricidade excedente, por fim, o quarto caso, considera uma caldeira de alta pressão, uma turbina de extração-condensação e uma de contrapressão para geração de energia elétrica, neste caso produz-se aproximadamente 35,2 MW excedente, diante da quantidade de bagaço produzida atualmente, contudo nesta simulação utilizou-se o bagaço durante o período de safra, havendo ainda a sobra de bagaço para venda pós-safra. Diante disso, foi observado que é viável a implantação de uma termelétrica, porém, como denotado o risco existente está associado à falta de uma política capaz de incentivar a venda de energia elétrica por fontes de energia alternativa.

Com o constante desenvolvimento das áreas urbanas e aumento do consumo energético destinado a conforto térmico, um estudo foi realizado para formulação de uma metodologia de análise termoeconômica de sistemas distritais de resfriamento. O objetivo principal é descrever uma metodologia referente à implantação de sistemas distritais no Brasil, por sua vez, o objetivo secundário é aplicar a metodologia no estado de São Paulo, analisando as premissas utilizadas na metodologia. Primeiramente, apresentou-se uma visão geral e revisão de literatura dos sistemas de aquecimento e resfriamento distrital, indicando suas vantagens e desvantagens, bem como as diversas aplicações e desafios para sua implantação. Aplicações no cenário mundial foram expostas e analisadas, demonstrando que sua utilização em diversos países se estende por décadas. As principais vantagens observadas nas aplicações existentes estão relacionadas a maior eficiência energética e exergética global, redução das emissões de gases poluentes e confiabilidade do sistema. Por fim, a metodologia aplicada está apresentada em cinco etapas, de forma ordenada, baseando-se nas etapas de um projeto de sistemas distritais. Seu resultado é baseado em rotinas, simulações de processos e procedimentos de otimização, bem como aplicação de indicadores energéticos. Ao final das etapas e seu desenvolvimento matemático obtém-se um estudo preliminar de viabilidade da implantação de um sistema distrital. O estudo de caso apresentado aplica a metodologia para a cidade de São Paulo buscando descrever com detalhamento as premissas e etapas descritas. / The constant development of urban areas and increased energy consumption for thermal comfort encourage studies that formulate a methodology for thermoeconomic analysis of district cooling systems. The main objective is to describe a thermoeconomic methodology related to the implementation of district systems in Brazil. The secondary objective is to apply the methodology in the state of São Paulo, analyzing the premises used in the methodology. At first, an overview and literature review of district heating and cooling systems was presented, indicating their advantages and disadvantages, just as the various applications and challenges for their implementation. Applications on the world stage have been introduced and analyzed, demonstrating that their use in several countries extends for decades. The main advantages observed in the existing applications are related to global energy and exergy efficiency, reduction in greenhouse gases and reliability of the systems. Finally, the applied methodology is presented in five steps in an orderly manner based on the steps of a district system project. Its result is based on routines, process simulations and optimization procedures, as well as application of energy indicators. At the end of the steps and their mathematical development a preliminary study of the feasibility of the implantation of a district system is obtained. The present case study applies the methodology for the city of São Paulo and describe in detail the premises and steps.

Submitted by JOSÉ RAMON COPA REY null (jcoparey@gmail.com) on 2018-09-14T03:34:23Z No. of bitstreams: 1 Tesis José R. Copa Rey.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-09-14T12:35:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 coparey_jr_dr_guara.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T12:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 coparey_jr_dr_guara.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) Previous issue date: 2018-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O bagaço e a palha são resíduos do processamento industrial da cana-de-açúcar que constituem uma importante fonte de recurso para cogeração de energia no setor sucroalcooleiro. Os sistemas de cogeração neste setor geram potência mecânica ou elétrica e vapor, que são utilizados no próprio processo e o excedente é vendido as concessionárias de energia. Porém, estes sistemas encontram-se bem abaixo do potencial real. Uma alternativa tecnológica que poderá contribuir com a oferta de excedentes de energia elétrica é a introdução da tecnologia BIG-GT (gaseificadores de biomassa associados a turbina a gás e caldeira de recuperação). O presente trabalho, tem como objetivo o estudo termoeconômico da incorporação desta tecnologia em usinas sucroalcooleiras como alternativa para o aumento de geração de eletricidade. As análises energéticas e exergéticas foram realizadas para quatro possíveis configurações de uma usina sucroalcooleira com a integração da tecnologia BIG-GT com o objetivo de avaliar a eficiência de geração de eletricidade e vapor de processo, bem como o aproveitamento global de energia de cada uma delas. Na análise termoeconômica, é determinado o custo de produção de gás de gaseificação, eletricidade e vapor do processo no sistema proposto, assim como, tempo de recuperação do investimento. Na parte final do trabalho foi realizada a otimização multiobjetiva do sistema considerando três funções objetivo: tecnológica, econômica e ambiental, para identificar a configuração com melhor comportamento. De acordo com os resultados obtidos no estudo conclui-se que o caso III que estuda a gaseificação em leito fluidizado circulante pressurizado e mistura de oxigênio-vapor de gaseificação e o caso IV que além da gaseificação em leito fluidizado circulante pressurizado com mistura de oxigênio-vapor estuda a queima suplementar de palha na caldeira de recuperação, apresentam-se como as melhores das opções propostas. / Bagasse and straw are residues from the industrial processing of sugarcane that constitute an important source for cogeneration of energy in the sugar-alcohol sector. The cogeneration systems in this sector generate mechanical or electrical power and steam, which are used in the process itself and the surplus is sold to energy distribution companies. However, these systems are well below real potential. One of the technological alternatives that may improve the supply of surplus electricity is the introduction of BIG-GT technology (biomass gasifier associated with gas turbine and Heat recovery steam generator). In this work, it is proposed to conduct thermoeconomic studies of the incorporation of this technology in the sugarcane ethanol plants as an alternative to increasing the supply of electricity generation. The energetic and exergetic analyses were performed for four possible configurations of a sugarcane ethanol plant with the integration of BIG-GT technology with the objective of evaluating the efficiency of electricity generation and process steam as well as the global energy utilization of each one of them. In the thermoeconomic analysis, it is determined the cost of production of producer gas, electricity and steam of the process in the proposed system, as well as the investment payback period. In the final part of the work, it is developed the multiobjective optimization of the system considering three objective functions: technological, thermoeconomic and environmental, for identifying the configuration with better behavior. According to the results obtained in the study, it is concluded that case III and case IV are presented as the best of the proposed options. / 1450304