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Type: TCC
Title: Modelagem Computacional e otimização de um Ciclo Rankine utilizado em uma planta de congeração de energia em uma industria de cimento
Authors: Silva, Francisco André Batista
Advisor: Viana, Sílvia Teles
Keywords: Ciclos de Potência a Vapor;Cogeração de Energia;Calor Residual;Eficiência Térmica;Ciclo Rankine Binário
Issue Date: 2021
Citation: SILVA,Francisco André Batista .Modelagem Computacional e otimização de um Ciclo Rankine utilizado em uma planta de congeração de energia em uma industria de cimento.2021.68f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Campus de Russas, Russas, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: A busca por uma maior eficiência energética leva muitas indústrias a implementarem a chamada cogeração de energia, que permite que o calor residual do seu próprio processo produtivo seja aproveitado por exemplo, para a geração de energia elétrica, o que aumenta consideravelmente a eficiência energética, além de reduzir a emissão de poluentes. Neste trabalho, foi realizadoa modelagem e simulação computacional de uma planta de cogeração baseada no ciclo de potência a vapor de Rankine da indústria Cimento Apodi, visando determinar seu rendimento térmico, e propor melhorias que possam otimizar esse processo, levando a um aumento da eficiência térmica do mesmo. Foi desenvolvido um algoritmo para simular o funcionamento da planta em diferentes condições de pressão e temperatura, buscando avaliar os efeitos dessas variáveis no desempenho do ciclo e buscar uma condição que maximize a eficiência térmica. Outra proposta de otimização consistiu em projetar uma variante do ciclo Rankine comum, conhecida como ciclo binário, no qual dois ciclos com fluidos diferentes operam em conjunto, permitindo uma geração de potência e energia maior. Os resultados referentes ao ciclo binário utilizando água e um fluido orgânico mostraram–se positivos, com o rendimento alcançado sendo aproximadamente 40% superior ao valor da eficiência que foi determinado para a planta de cogeração em sua configuração normal. Este resultado também foi comparado ao melhor desempenho do ciclo quando foi feita sua simulação com valores hipotéticos de pressão e temperatura, com o intuito de decidir qual método de otimização se mostra mais vantajoso.
Abstract: The search for greater energy efficiency leads many industries to implement the so-called energy cogeneration, which allows the residual heat of their own production process to be used, for example, for the generation of electrical energy, which considerably increases energy efficiency, in addition to to reduce pollutant emissions. In this work, the computational modeling and simulation of a cogeneration plant based on the Rankine steam power cycle of the CementApodi industry was carried out, in order to determine its thermal yield, and to propose improvements that can optimize this process, leading to an increase in efficiency thermal power. An algorithm was developed to simulate the plant's operation under different pressure and temperature conditions, seeking to evaluate the effects of these variables on the cycle's performance and to seek a condition that maximizes thermal efficiency. Another optimization proposal was to design a variant of the common Rankine cycle, known as a binary cycle, in which two cycles with different fluids operate together, allowing for greater power and energy generation. The results regarding the binary cycle using water and an organic fluid were positive, with the yield achieved being approximately 40% higher than the efficiency value that was determined for the cogeneration plant in its normal configuration. This result was also compared to the best performance of the cycle when its simulation was made with hypothetical values of pressure and temperature, in order to decide which optimization method is most advantageous
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57834
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