Avaliação de aproveitamento energético de motor de combustão interna com ORC

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Autor(es): dc.contributorKanizawa, Fabio Toshio-
Autor(es): dc.contributorPinheiro, Isabela Florindo-
Autor(es): dc.contributorVargas, Brunno Abreu da Fonseca-
Autor(es): dc.creatorMuniz, Vinicius Rodrigues-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:39:13Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:39:13Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-24-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-24-
Data de envio: dc.date.issued2020-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/23344-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/774769-
Descrição: dc.descriptionO presente projeto tem como objetivo principal apresentar análises de uma proposta de sistema de aproveitamento energético baseado em ciclo Rankine orgânico (ORC, organic Rankine cycle) para aproveitamento de rejeito térmico de motores de combustão interna, com foco em propulsores de aplicação naval. Adicionalmente, tendo em vista o amplo uso de motores diesel de uso marítimo, mais poluentes do que os motores diesel utilizados em veículos terrestres devido a características construtivas, a utilização do rejeito térmico para geração de energia é interessante para uma melhor gestão energética em um contexto de custos mais restritivos e inclusive poder auxiliar a minimizar os impactos ambientais associados. Neste cenário o presente trabalho visa discorrer sobre o potencial inicial de uma solução pertinente para este problema, contribuindo para melhoria da eficácia energética e para a sustentabilidade de uma frota de embarcações de apoio logístico marítimo e offshore. Levando em função dos recentes avanços em marcos regulatórios ambientais, tais regulamentações tem fomentado a realização de pesquisas em prol de soluções inovadoras neste sentido. Assim, descreve-se neste estudo a modelagem de sistema para geração de energia baseado em ORC, utilizando calor de arrefecimento e dos gases de exaustão do motor, implementado e resolvido empregado o aplicativo engineering equations solver (EES). O sistema modelado conta com trocadores de calor do tipo tubo e tubo, e opera com fluidos R123, R124, R134a, R141b, R142b e R245fa. O modelo contempla características de transferência de calor ao longo dos trocadores de calor em trechos com e sem mudança de fases, e a bomba e a turbina são modeladas como ideais. Considerando motor de combustão interna comercial com potência nominal de 2350 kW, conclui-se que a utilização do sistema proposto pode prover potência elétrica de até 12 kW. A partir das análises realizadas, conclui-se que a eficiência teórica de sistemas operando com os referidos fluidos com reservatórios térmicos definidos pelo motor e ambiente fica entre 9 e 12 %. Adicionalmente, constata-se a partir dos resultados que o fluido R134a é vantajoso em relação aos demais pela maior taxa de geração de energia para mesmas condições operacionais das fontes quentes e fria-
Descrição: dc.descriptionThe main objective of this project is to present an analysis of a proposal for an energy recovery system based on the organic Rankine cycle (ORC) for the use of thermal waste from internal combustion engines, with a focus on propellers for naval applications. Additionally, in view of the wide use of diesel engines for marine use, which are more polluting than diesel engines used in land vehicles due to their constructive characteristics, the use of thermal waste for energy generation is interesting for better energy management of ships in a context of more restrictive costs, and also can help to minimize associated environmental impacts. In this scenario, the present work aims to discuss a relevant solution to this problem, contributing to the reduction of pollutant emissions and to the sustainability of a fleet of logistic support marine/offshore vessels. Taking into account recent advances in environmental regulatory frameworks, such regulations have fostered research in favor of innovative solutions in this regard. Thus, this study describes the modeling of a system for power generation based on ORC, using cooling heat and engine exhaust gas, implemented and solved using the software engineering equations solver (EES). The modeled system has tube-and-tube heat exchangers and operates with R123, R124, R134a, R141b, R142b and R245fa fluids. The model comprises aspects of heat transfer during single and two-phase flows, and the pump and turbine are modelled as ideal. Considering a commercial internal combustion engine with a nominal power of 2350 kW, it is concluded that the use of the proposed system can provide electrical power of up to 12 kW. Based on the analyzes carried out, it is concluded that the theoretical efficiency of systems operating with these fluids with thermal reservoirs defined by the engine and environment is between 9 and 12%. Finally, based on the results, it can be concluded that R134a provides higher energy conversion rate, and lower heat transfer area-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectRejeito térmico-
Palavras-chave: dc.subjectAproveitamento energético-
Palavras-chave: dc.subjectMotores diesel marítimo-
Palavras-chave: dc.subjectRejeito térmico-
Palavras-chave: dc.subjectReaproveitamento energético-
Palavras-chave: dc.subjectMotor a diesel-
Palavras-chave: dc.subjectORC-
Palavras-chave: dc.subjectThermal waste-
Palavras-chave: dc.subjectEnergy use-
Palavras-chave: dc.subjectMarine diesel engines-
Título: dc.titleAvaliação de aproveitamento energético de motor de combustão interna com ORC-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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