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Title: Simulação transiente de um expansor scroll utilizando modelo termodinâmico e linguagem de programação
Authors: Sander, Luís Henrique Cyrillo
Advisor: Albuquerque Neto, Cyro
Issue Date: 2022
Abstract: Expansores dotiposcrollsãoindicadosparaciclosdebaixapotência,geralmentede até 10kW.Nessafaixadepotencia,ousodoexpansorscrolléinteressanteparageraçãode energiadescentralizada,principalmenteemduasaplicações:utilizandooCicloOrgânicode Rankine (ORC)paraaproveitarasfontesdeenergiaalternativas,debaixatemperatura,eno Armazenamento deEnergiaporArComprimido(CAES),utilizadoparaamenizaroproblema de intermitêncianageraçãodeenergiacomfontesolareeólica.Ambasalternativassãosolu- ções estudadasparadiminuiroimpactoambientalcausadopelageraçãodeenergiacomcom- bustíveisfósseis.Conseguirpreverofuncionamentodoexpansornessesciclosédegrande importância, paragarantiromáximoaproveitamentodaenergiadisponível.Nestetrabalho,um modelo termodinâmicodeterminísticoémelhoradoeutilizadoparasimularousodeumprotó- tipo deexpansorscrollemaplicaçõescomarcomprimidoefluidosorgânicos,considerandoos efeitos dasdiferentesirreversibilidadescausadaspelasubesobreexpansão,atrito,vazamentos internos, transferênciadecalorebloqueioparcialdobocaldeadmissão.Estemodelofoivali- dado comosresultadosexperimentaisdisponíveisnaliteraturarevisada,sendocapazdegerar resultados realistasecomumcustocomputacionalmuitomenorquandocomparadocomas simulações CFD.Omodelovalidadomostrou-seútilquandoaplicadonafasedeprojeto,para otimizar oparâmetrosvisandoomáximodesempenhodoexpansor,comotambémparagerar resultados maisrealistasemestudosdeciclos
Scroll expandersaresuitableforlowpowercycles,generallyupto10kW.Inthisrange, the scrollexpanderismainlyusedfordecentralizedenergygeneration,intwoapplications:us- ing theOrganicRankineCycle(ORC)togenerateenergybyalternativelow-temperatureenergy sources andusingtheCompressedAirEnergyStorage(CAES),tomitigatetheproblemofgen- erated intermittenceofenergywithsolarandwindsource.Bothalternativesareenvironmental solutions tolessentheimpactscausedbygeneratingenergywithfossilfuel.Beingabletopre- dict theperformanceofthescrollexpanderinthecyclesisimportanttoachievethemaximum use ofavailableenergy.Inthiswork,adeterministicmodelisadaptedandusedtosimulatea scroll expanderdeviceinapplicationswithcompressedairandorganicfluids,consideringthe effectsofdifferentirreversibilitiescausedbyunderandoverexpansion,friction,internalleak- age, heattransferandpartialblockageoftheinletnozzle.Thismodelwasvalidatedwiththe experimentalresultsavailableinthereviewedliterature,generatingresultswithalowercompu- tational costthanCFDsimulation.Thevalidatedmodelprovedtobeusefulwhenappliedinthe design stage,tooptimizetheparametersaimingatthemaximumperformanceoftheexpander, as alsotogeneratemorerealisticresultsincyclestudies
Keywords: Expansor Scroll
Modelo termodinâmico
Modelo expansor
Eficiência isentrópica
Publisher: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
Citation: SANDER, Luís Henrique Cyrillo; ALBUQUERQUE NETO, Cyro. <b> Simulação transiente de um expansor scroll utilizando modelo termodinâmico e linguagem de programação. </b> 2022. 127 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.31414/EM.2022.D.131555.
DOI: https://doi.org/10.31414/EM.2022.D.131555
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