Análise de um ciclo combinado Brayton/Rankine com dois regeneradores em paralelo

Abstract

Este trabalho apresenta uma configuração de dois regeneradores em paralelo para um ciclo de geração de potência Brayton/Rankine com potência de saída fixada em 100 MW. Sendo ar-padrão e água, os fluidos de trabalho considerados para os ciclos Brayton e Rankine, respectivamente. A adição desse regenerador em paralelo com o já existente nesse tipo de ciclo acarretou também na adição de uma turbina de segundo estágio no ciclo Rankine com reaquecimento. A modificação proposta tem como objetivo principal aumentar a eficiência térmica do ciclo combinado. Para analisar se a configuração proposta de fato alcança o objetivo desejado, foi feito uma modelagem termodinâmica e uma simulação numérica de dois casos: um ciclo Brayton/Rankine comum e outro com as alterações propostas. Ao final da simulação, os dois ciclos foram comparados. Conclui-se que a nova configuração proposta apresenta os seguintes benefícios: aumento da eficiência térmica ideal em 0,9%, aumento do título nas saídas das turbinas e redução em mais de 14% das vazões mássicas de vapor necessárias.

This work presents a configuration of two regenerators in parallel for a power generation cycle Brayton/Rankine where the power output was 100 MW. The working fluids considered for the Brayton and Rankine cycles were standard air and water, respectively. The addition of this parallel regenerator with the already existing in this type of cycle also resulted in the addition of a second stage turbine in the reheat Rankine cycle. The goal of this proposal modification is to increase the thermal efficiency of the combined cycle. To examine if the proposal configuration actually achieves the desired goal it was performed a thermodynamic modeling and numerical simulation for two cases: a common Brayton/Rankine cycle and another, with the proposed changes. By the end of the simulation, the two cycles were compared. It was concluded that the new proposed configuration presents the following benefits: it increases the ideal thermal efficiency by 0,9%, increases the quality in the steam turbines output and reduces steam required mass flow-rate by 14%.