Influência de parâmetros operacionais sobre a eficiência do ciclo Brayton em turbinas a gás estacionárias

Between the years of 2001 to 2002, Brazil has suffered its greatest energetic crisis due the lack of planning with its hydraulic resources, which lead to the blackouts. The jolt made the country pursuit new kinds of energy sources. Among them stands out the thermoelectric energy, which currently rep...

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Detalles Bibliográficos
Autor Principal: Vieira, Pedro Rafael Lima
Outros autores: Medeiros, Gilson Gomes de
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Ciclo Brayton
Brayton cycle
Eficiência
Efficiency
Energia
Energy
Engenharias.
Acceso en liña:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38782
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Engenharias.
Vieira, Pedro Rafael Lima
Influência de parâmetros operacionais sobre a eficiência do ciclo Brayton em turbinas a gás estacionárias
description Between the years of 2001 to 2002, Brazil has suffered its greatest energetic crisis due the lack of planning with its hydraulic resources, which lead to the blackouts. The jolt made the country pursuit new kinds of energy sources. Among them stands out the thermoelectric energy, which currently represents 30.3 % of the power supply in Brazil offer, according to the Brazilian monthly bulletin of electrical system monitoring. The process of producing energy through thermoelectric power plants has two main strands (but not only): The power system with the steam turbine and gas turbine. There is also the possibility of having a combined cycle of those two systems. For the system with gas turbine, which is the object of study of this research, the thermodynamics analysis are based on the proposal of a cycle known as Brayton cycle, which has its standard configuration and many other variations that seeks a better thermal efficiency. The effects of operational variables were studied for basic Brayton cycle, non-ideal Brayton regenerative cycle, Brayton cycle with reheating between two turbines in series, Brayton cycle with double compression and inter-cooling and regenerative Brayton cycle with reheating and inter-cooling; in order to investigate the influence of those parameters to work with each of those configurations so that the best efficiency can be achieved. Among the cycles studied, the basic Brayton cycle has shown to be the most peculiar regarding the lack of sensibility when the variables of temperature were changed for the stream entering the process and the stream entering the turbine, maintaining the same efficiency, approximately 44,8%, when modified. The basic Brayton cycle has also been the only to show an efficiency decrease when the pressure were increased in the stream entering the cycle. On the other hand, the Brayton cycle with reheating between two turbines in series was the only one improved when raising the temperature of the stream entering the process. With the data obtained in this research, it was possible to make a rank of the cycles with the best efficiency.
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There is also the possibility of having a combined cycle of those two systems. For the system with gas turbine, which is the object of study of this research, the thermodynamics analysis are based on the proposal of a cycle known as Brayton cycle, which has its standard configuration and many other variations that seeks a better thermal efficiency. The effects of operational variables were studied for basic Brayton cycle, non-ideal Brayton regenerative cycle, Brayton cycle with reheating between two turbines in series, Brayton cycle with double compression and inter-cooling and regenerative Brayton cycle with reheating and inter-cooling; in order to investigate the influence of those parameters to work with each of those configurations so that the best efficiency can be achieved. Among the cycles studied, the basic Brayton cycle has shown to be the most peculiar regarding the lack of sensibility when the variables of temperature were changed for the stream entering the process and the stream entering the turbine, maintaining the same efficiency, approximately 44,8%, when modified. The basic Brayton cycle has also been the only to show an efficiency decrease when the pressure were increased in the stream entering the cycle. On the other hand, the Brayton cycle with reheating between two turbines in series was the only one improved when raising the temperature of the stream entering the process. With the data obtained in this research, it was possible to make a rank of the cycles with the best efficiency. Entre os anos de 2001 e 2002, o Brasil sofreu sua maior crise energética, devido à falta de planejamento de seus recursos hídricos, que culminou nos apagões. Esse choque levou o país a buscar novas fontes de energia. Entre elas se destaca a termoelétrica que atualmente responde por 30,3% da oferta de energia no Brasil, segundo o boletim mensal de monitoramento do sistema elétrico brasileiro. O processo de produção de energia através das termelétricas tem duas vertentes principais (mas não únicas): os sistemas de potência com turbina a vapor e com turbina a gás. Há ainda a possibilidade de se ter um ciclo combinado desses dois sistemas. Para o sistema com turbina a gás, objeto deste trabalho, a análise termodinâmica se fundamenta na proposta de um ciclo conhecido como ciclo Brayton, que possui a configuração padrão e diversas variantes que buscam uma melhor eficiência térmica. Aqui, foram estudados os efeitos das variáveis operacionais para o ciclo Brayton básico, regenerativo não ideal, com reaquecimento entre duas turbinas em série, com dupla compressão e interresfriamento, com o intuito de investigar a influência desses parâmetros para se trabalhar com cada configuração de maneira a se atingir a maior eficiência. Dentre os ciclos estudados, o ciclo Brayton básico se mostrou o mais peculiar quanto à falta de sensibilidade ao se modificar a variável de temperatura da corrente de entrada no ciclo e da corrente de entrada na turbina, mantendo sempre a mesma eficiência, de aproximadamente 44,8%, quando esses parâmetros foram alterados. O ciclo Brayton básico também foi o único a apresentar um decréscimo na eficiência com o aumento da pressão na corrente de entrada. Já o ciclo Brayton com duas turbinas em série foi o único beneficiado com o aumento da temperatura da corrente de entrada do processo. Com os dados obtidos nesse trabalho, foi possível fazer um ranking geral dos ciclos a partir do que apresentaram em termos de eficiência. 2016-06-22T12:03:51Z 2021-09-27T12:21:06Z 2016-06-22T12:03:51Z 2021-09-27T12:21:06Z 2016-06-07 bachelorThesis 2010081684 VIEIRA, Pedro Rafel Lima. Influência de parâmetros operacionais sobre a eficiência do ciclo Brayton em turbinas a gás estacionárias. 2016. 33f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química), Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38782 pt_BR openAccess application/octet-stream Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Química

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