Projeto e Teste de uma instalação experimental de ciclos orgânicos de Rankine de baixa potência

Abstract

O objetivo desta dissertação é o projeto e instrumentação de uma instalação experimental de emulação de ciclos orgânicos de Rankine de baixa potência, destinado ao estudo e desenvolvimento de um sistema cogerativo para substituição das caldeiras de uso doméstico. O evaporador é apontado, pela bibliografia, como um dos componentes críticos destes ciclos, pelo que esta instalação experimental estará essencialmente vocacionada para o seu estudo detalhado que apresenta, como principal característica, o facto de fazer uma vaporização direta do fluído de trabalho, R-245fa, sem um circuito intermédio.A principal finalidade deste trabalho é garantir um funcionamento seguro e simples da instalação, e, simultaneamente recolher, tratar e armazenar os dados necessários para uma caracterização detalhada de todo o sistema. É também de extrema importância assegurar que não são ultrapassados certos parâmetros que podem pôr em causa a segurança e eficiência do equipamento.A dissertação irá focar-se numa descrição detalhada de todos os sensores e elementos de controlo da instalação, assim como a conversão dos sinais elétricos de controlo e monitorização para grandezas físicas em unidades do Sistema Internacional e, será também apresentada o projeto e da montagem da instalação elétrica de suporte.Finalmente, é apresentado o comissionamento dos elementos de controlo e de monitorização para verificar a sua integridade e fiabilidade antes da montagem final, assim como apresentado o programa em Labview de controlo e aquisição de dados de suporte a esta instalação de emeulação de ciclos de Rankine Orgânicos.

The main objective of this dissertation is the instrumentation and project of an experimental low scale installation to simulate organic Rankine cycles, with the objective of development and study of a cogeneration system to replace domestic boilers. This installation is essentially specified to the detailed study of the evaporator, considered one of the critical components of the cycles, according to the available bibliography, which presents, as the main characteristic the fact that the working fluid, R-245fa, is vaporized directly, without a secondary circuit. The main propose of this work is the ensure a secure and simple running of the installation and, simultaneously, collect and store the data needed the make a detailed characterization of the entire system. Is also extremely important maintain certain parameters, in order, not to put the security and efficiency of the equipment at risk.This dissertation will focus in a detailed description of all the sensors and control elements of the installation, as well as, the control and monitoring electrical signals conversion to the international system units. It will also be presented the project and assembly of the support electrical installation.Finally, is presented the control and monitoring elements commissioning with the objective of verifying is reliability and integrity before the final assembly, as well as the control and data acquisition program, design in Labview, that supports this organic Rankine cycle emulation installation.