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Title: Estratégia para simulação CFD de um expansor scroll
Authors: Silva, F. M. F.
Advisor: Mello, Paulo Eduardo Batista de
Issue Date: 2017
Abstract: O consumo energético mundial tem aumentado exponencialmente nos últimos anos, demonstrando uma evolução econômica global, um aumento na qualidade de vida da população e sinalizando um possível esgotamento de alguns recursos naturais para geração de energia. Alternativas de recuperação do calor rejeitado e o uso de fontes renováveis têm sido cada vez mais estudadas. O Ciclo Orgânico Rankine (ORC) tem sido estudado recentemente para realizar a conversão do calor rejeitado em trabalho e o Armazenamento de Energia em Ar Comprimido (CAES) tem sido avaliado para amenizar o problema de intermitência na geração de energia com fonte solar e eólica. As duas tecnologias são altamente influenciadas pela eficiência isentrópica do expansor (ou turbina). Expansores do tipo scroll são indicados para ciclos de baixa potência (geralmente inferiores a 10 kW). Este tipo de expansor têm sua eficiência isentrópica diminuída por vazamentos internos, conforme demonstrado em trabalhos recentes. Neste trabalho é apresentada a estratégia para realizar simulações transientes 2D e 3D utilizando Fluidodinâmica Computacional (CFD) de um expansor do tipo scroll com a técnica de remesh para quantificar o escoamento interno e os vazamentos internos. Os resultados são comparados entre si e com resultados experimentais de outros trabalhos do grupo de pesquisa.
The global energy demand has raised exponentially in the last years, showing the global economy evolution, rise on population’s life’s quality and indicating the potential depletion of natural resources for energy generation. Waste heat recovery alternatives and renewable energy are being studied. Recently, Organic Rankine Cycle (ORC) is being studied to recover heat and transformed it into work and the Compressed Air Energy Storage (CAES) is being evaluated to decrease the intermittence on energy generated from solar and wind sources. Both technologies are highly influenced by the expander’s isentropic efficiency. Scroll expanders are indicated to low power cycles (usually lower than 10 kW). This type of expander has its isentropic efficiency decreased by internal leakages, as shown in recent works. This work presents a strategy to perform 2D and 3D transient simulations of scroll expanders using Computational Fluid Dynamics (CFD) to quantify the internal flow and the internal leakage. The results are compared to each other and with experimental results from other works from this research group.
Keywords: Energia Armazenamento
Expansor Scroll
Ciclo rankine orgânico
Publisher: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
DOI: https://doi.org/10.31414/EM.2017.D.129030
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/88
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