Estudo Téorico da Integração de um Ciclo Rankine Orgânico e um ciclo Brayton para recuperação de energia térmica rejeitada pela turbina a gás.
Thiago J.S. dos Santos1; Jorge R. Henríquez1; José C. de Lira Junior1
1 Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco
doi:10.20906/CPS/CON-2016-1386
Resumo
Os diferentes processos industriais que utilizam energia de forma intensiva comumente têm o calor como um vetor importante nas etapas de transformação/utilização da energia. Por outro lado, sabe-se que os sistemas de transformação de energia não aproveitam totalmente a energia primária, seja por imposição da segunda lei da termodinamica ou por força dos processos ou das tecologias utilizadas, resultando numa rejeição de energia residual normalmente na forma de calor. Como exemplos disso podem-se ser citados os produtos aquecidos resultantes do processo industrial, gases resultantes da combustão e as perdas de calor para o ambiente através das superfícies dos equipamentos quentes. Uma alternativa válida para melhorar a eficiência energética destes processos é capturar e reutilizar parte dessas perdas de calor para alimentar outros processos ou mesmo para geração de energia elétrica. Obviamente que na maioria dos processos industriais estas perdas de energia são consideradas de baixa qualidade, isto é, as fontes são de baixa temperatura o que normalmente não é prático ou econômico recuperá-la com a tecnologia convencional. Porem existe tecnologias emergentes como o Ciclo Rankine Orgânico (OCR em inglês) e outros avanços nos ciclos alternativos de geração de potência que podem permitir a viabilidade econômica de geração em temperaturas cada vez mais baixas. O presente trabalho detalha um estudo teórico da utilização de um ciclo Rankine Orgânico operando com os rejeitos térmicos de uma turbina a gás Capstone Modelo 330 que produz uma potência máxima de aproximadamente 22 kW para as condições ambientais (pressão e temperatura) do Laboratório do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco (DEMEC-UFPE) em Recife no Brasil. Os resultados mostram que é possível gerar uma potência adicional da ordem de 3 kW e isto representa um acréscimo da ordem de 13,5% na potência global se um sistema destes for integrado na turbina a gás.
Palavras-chave: Ciclo Rankine Orgânico; Turbinas a Gás; Eficiência Energética