Modelagem e simulação de ciclos a gás com resfriamento de ar na entrada

Abstract

The optimization of energy generation systems has become a key issue for technological and social development, mainly in developing countries, where the electricity consumption rises sharply. Gas turbine cycle is an electricity generating system, which studies have demonstrated that inlet air cooling increases net power and thermal efficiency. Thus, this study intends to quantify these parameters for environments with different ambient temperature and relative humidity. Two types of air cooling were used: evaporative and absorption systems. The configuration parameters only with the gas turbine cycle were compared to those whose configuration allowed cooling. First, it was analyzed only evaporative cooling. Next, the absorption system was used for analysis. The last configuration mixed these two methods, dividing equally its flow. The results showed that thermal efficiency and net power increase in any case of cooling, with absorption system more advantageous in terms of generated energy, where an increase between 1 and 2 MW was observed, depending on the ambient conditions . When the two methods were working together at low relative humidity, it showed a thermal efficiency increase compared to absorption system, up to 2.4%. Evaporative cooling was less effective, but it is a good and cheap possibility to increase the cycle parameters at high temperature and low relative humidity

A otimização de sistemas que geram e consomem energia vem se tornando um assunto fundamental para desenvolvimento tecnológico e social, principalmente em países em ascensão, onde o consumo de energia elétrica cresce demasiadamente. O ciclo a gás é um sistema que gera energia elétrica, no qual estudos já comprovaram que o resfriamento de ar na entrada ocasiona um aumento de potência gerada e da eficiência térmica. Dessa forma, o presente trabalho se propõe a quantificar essas variações dos parâmetros do ciclo para ambientes com diferentes composições de temperatura e umidade relativa. Foram utilizados dois tipos de resfriamentos de ar: o método evaporativo e o sistema de refrigeração por absorção. Os parâmetros da configuração somente com o ciclo a gás (sem resfriamento) foram comparados aos obtidos para as configurações com resfriamento do ar de entrada no compressor. Primeiro, foi analisada uma configuração com resfriamento evaporativo. A seguir, uma configuração apenas com sistema de refrigeração por absorção foi utilizada para análise. Uma terceira configuração com resfriamento do ar de entrada foi então estudada, no qual os dois métodos foram utilizados, dividindo-se suas vazões. Os resultados identificaram um aumento da eficiência térmica e da potência líquida em todos os casos de resfriamento, sendo o sistema de refrigeração por absorção mais vantajoso em termos de energia gerada, tendo sido observado um aumento entre 1 e 2 MW, dependendo das condições ambiente. A eficiência do ciclo foi maior na configuração com os dois métodos de resfriamento para baixa umidade relativa ambiente e alta temperatura, observando-se um aumento de até 2,4%. O resfriamento evaporativo operando sozinho mostrou-se menos efetivo, porém foi possível aumentar-se razoavelmente o rendimento ... (Resumo completo, Clicar acesso eletrônico abaixo)