[pt] A presente dissertação trata do estudo de sistemas de potência baseados em ciclos Rankine orgânicos (ORC – Organic Rankine Cycle) acionados por energia térmica de rejeito. O objetivo é descrever mediante a simulação numérica um ciclo Rankine orgânico, dimensionar os trocadores de calor para o ciclo proposto e aplicar o conceito para sistemas de trigeração. Um modelo termodinâmico simples é apresentado, relacionando as características termodinâmicas do ciclo Rankine orgânico àquelas da corrente com rejeito
térmico (como, por exemplo, vazão mássica, capacidade térmica e temperaturas de operação). A seguir, o método de multi-zonas, ou de fronteira móvel, é aplicado aos trocadores de calor do ciclo, condensador e caldeira, para dimensioná-los às condições do efluente de rejeito térmico. Na escolha do tipo de trocador de calor para a caldeira, é feita a distinção quanto à natureza do efluente, se gasoso ou líquido. No primeiro caso empregam-se trocadores de tubo e aleta e, no segundo, trocadores de placas. A solução numérica do sistema de equações algebraicas e obtida através de um programa computacional escrito em FORTRAN. São também estudados novos fluidos de trabalho de menor impacto ambiental e os resultados apresentados fazem uma comparação com fluidos de uso tradicional. As propriedades termodinâmicas e de transporte dos fluidos considerados foram obtidas usando o programa REFPROP 9.0 do NIST. Finalmente, o conceito do ciclo Rankine orgânico é aplicado a sistemas de trigeração, caracterizados pela produção
simultânea de eletricidade, aquecimento e refrigeração. / [en] The present dissertation addresses the study of power generation systems
based on organic Rankine cycles (ORC) driven by waste thermal energy
(heat). A simple thermodynamic model is presented, relating the
thermodynamic characteristics of the organic Rankine cycle to those of the
waste heat flow (for instance: mass flow, thermal capacity and operation
temperatures). Furthermore, the multi-zone, or movable boundary method is
applied to the heat exchangers of the cycle, boiler and condenser, in order to
size them for the waste heat flow conditions. In choosing the type of heat
exchanger for the boiler, the distinction is made on the nature of the waste
heat, either gaseous or liquid. New working fluids for the cycle, of less
environmental impact, are studied. For the first case, tube and fin heat
exchangers are considered, and in the second, plate heat exchangers. Finally,
the concept of the organic Rankine cycle is applied to trigeneration systems,
characterized by the simultaneous production of electricity, heating and cooling.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:55767 |
| Date | 09 November 2021 |
| Creators | OSCAR JUAN PABLO RODRIGUEZ MEJIA |
| Contributors | JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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