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TRABALHOS DE FIM DE CURSO @PUC-Rio
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Título: ANÁLISE TERMODINÂMICA APLICADA AO DESIGN DE TURBINAS A GÁS SOB DIFERENTES CONFIGURAÇÕES OPERACIONAIS
Autor(es): PEDRO ESTEVES GOMES
Colaborador(es): FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE - Orientador
Catalogação: 19/DEZ/2024 Língua(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TRABALHO DE FIM DE CURSO
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Referência(s): [pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=68867@1
[en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=68867@2
DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.68867
Resumo:
As turbinas a gás desempenham um papel crucial na geração de energia, impulsionando a busca por sistemas cada vez mais eficientes e que priorizem o uso de recursos renováveis para atender aos desafios ambientais e econômicos. A análise baseada na exergia se destaca como uma ferramenta eficaz para analisar o potencial de trabalho de máquinas térmicas, integrando a primeira e a segunda leis da termodinâmica. Este trabalho desenvolveu duas rotinas em MATLAB para uma análise exergética generalizada de turbinas: uma para análise de dados experimentais e outra para design considerando diferentes dados de entrada. Os resultados da comparaçao com dados da literatura apresentaram limitações devido às incertezas dos modelos de calores especificos, a queima completa de combustível e simplificação sobre a mistura ar combustível, afetando a precisão e acurácia da eficiência exergética calculada. Para o primeiro modelo, foi obtido uma eficiência exergética média de 86,4 por cento para os compressores, 93,6 por cento para as turbinas e 83 por cento para a câmara de combustão e um erro percentual médio de 3,8 por cento para os compressores, 4,02 por cento para as turbinas e 11,34 por cento para câmara de combustão. Para o segundo, foram encontrados 87,5 por cento para os compressores, 92,7 por cento para as turbinas e 82,6 por cento para a câmara de combustão e um erro percentual de 4,93 por cento para compressor, 6,99 por cento para as turbinas e 14,89 por cento para a câmara de combustão. Um caso de mistura de combustíveis (gás natural e hidrogênio) também foi avaliado para ver o comportamento do sistema ao mudar o percentual de cada combustível (passo de 20 por cento de H2) e ao injetar água. Notou-se um aumento da eficiência energética e exergética com a descarbonização do combustível. Ao introduzir um vazão de 0,7 kg/s de água no sistema, observou-se uma redução média na eficiência exergética de 0,37 por cento e na eficiência energética de 1,46 por cento mas, conseguimos também reduzir a temperatura do sistema em uma média de 28K, demonstrando que podemos controlar esse parâmetro operacional para não prejudicar o componente
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