Caracterização de uma máquina térmica de Rankine para microcogeração

Abstract

O presente trabalho estuda as principais características de funcionamento de uma máquina térmica de Rankine para microcogeração. A caracterização da máquina tem como objectivo principal determinar os valores das eficiências e potências do Ciclo Orgânico de Rankine. Além disso, também se determinam os valores das eficiências e potências de cogeração. O fluido utilizado nos ensaios foi o fluido orgânico R245fa. A caracterização da máquina térmica de Rankine foi realizada em três fases. Na primeira fase foi variada a gama de grau de sobreaquecimento do fluido na fase gasosa do ciclo, mantendo sempre os outros parâmetros constantes, à excepção da rotação da bomba. Nesta primeira fase também se varia a potência do queimador. Numa segunda fase varia-se o caudal de água da rede que passa no condensador, ou seja, para onde se transfere a potência térmica do ciclo. Numa terceira e última fase, fez-se a variação da rotação da turbina. Cada variação ocorreu à volta de um ponto central definido. Fez-se ainda uma análise mais detalhada à tecnologia do Ciclo de Rankine e Ciclo Orgânico de Rankine através de pesquisas bibliográficas, análise de artigos e simulação de um ciclo com o programa EES.

This paper studies the main operating characteristics of a thermal Rankine engine for micro-cogeneration. The characterization of the heat engine aims to determine the values of efficiency and power around the ORC system. Moreover, it also determines the values of the efficiencies and power of cogeneration. The fluid used in the tests was the R245fa organic fluid. The characterization of the thermal Rankine engine was made in three phases. The first phase consists of vary the range of the superheating degree of the fluid in the gaseous phase of the cycle, while keeping the other parameters constant, except for the pump rotation. In this first phase also varies the power of the burner. In a second phase the network water flow passing through the condenser is varied. In a third and final phase, the turbine speed rotation was varied. Each variation occurs around a central point. It was also made a more detailed analysis of the Rankine Cycle and ORC technology through literature searches, analysis of articles and simulation of a Rankine cycle with EES program.