Optimización paramétrica y termodinámica en OCR

ANÁLISIS TERMODINÁMICO Y OPTIMIZACIÓN DE
UN CICLO ORGÁNICO RANKINE USANDO UNA
FUENTE DE CALOR DE BAJA CALIDAD

ÍNDICE

1. Introducción
2. Modelo Termodinámico Sistema OCR
3. Metodología de Optimización Paramétrica
4. Resultados y Discusión
5. Conclusiones

1. INTRODUCCIÓN
Crecimiento sin precedentes de la demanda de Energía
primaria a Nivel Mundial
En todos los procesos para laobtención de Energía , va
aparejado un deterioro Medioambiental.
Actualmente están surgiendo Nuevas Tecnologías
encaminadas a resolver parte de este problema.
La Tecnología que esta tomando más fuerza en estos
últimos años es la OCR que utiliza fuentes de calor de baja
calidad.

INTRODUCCIÓN
Investigaciones anteriores se han basado en obtener el
máximo de rendimiento de los Sistemas OCREl Objetivo de este Estudio es la Optimización
paramétrica de un OCR teniendo en cuenta:
1) Factores Termodinámicos
2) Factores Económicos
Se empleará un Algoritmo Genético para optimizar el
rendimiento del sistema como una relación de Wneta frente
al área total de transmisión de calor.

2. MODELO TERMODINÁMICO SISTEMA OCR
El Fluido liquido Orgánico
se va a Comprimir en la
Bomba
Estefluido frío obtendrá
energía en el HRVG
El vapor sobrecalentado
procedente del HRVG, se
expandirá en la turbina.
El vapor a menor presión
sufrirá un cambio de
estado en el Condensador.

2. MODELO TERMODINÁMICO SISTEMA OCR
El HRVG se divide en 3 regiones:
1) Región de Sobrecalentamiento

2) Región de Evaporación

3) Sub-Región de Refrigerado

2. MODELO TERMODINÁMICO SISTEMA OCRParámetros importantes en un
HRVG son:
•

Diferencia
Pinch.

de

Temperatura

•

Diferencia de Temperatura de
aproximación.

2. MODELO TERMODINÁMICO SISTEMA
OCR
El condensador seco se divide en dos
regiones
•

•

Región sobrecalentado

Región de Condensación

2.MODELO TERMODINÁMICO SISTEMA OCR

3. METODOLOGÍA
DE
OPTIMIZACIÓN PARAMÉTRICA
Algoritmo Empleado estabasado en la Teoría de Selección
Natural de la Genética.
Emplea la búsqueda de una población de Soluciones no
óptimas para llegar hasta la Solución óptima.
Considera cada parámetro como un gen y un cromosoma como
una solución.
Diferentes combinaciones de Genes para encontrar una
solución óptima, y hacer que la función objetivo alcance su
máximo.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Seseleccionan los gases de Escape de un horno convencional
como fuente de Calor Residual de baja calidad.

Selección de Fluidos Orgánicos Secos con propiedades
Termodinámicas adecuadas, bajo costo y bajo impacto
medioambiental. ( R245fa,R123 e Isobutano)
Simulación y Optimización se realiza en el entorno de Matlab.
Los parámetros termodinámicos van a influir en la Wneta
salida y en las superficiestanto de SHRVG como de SCond.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1º Se estudia los efectos de cada Parámetro Termodinámico
sobre la Wneta y sobre las superficies.
2º Se lleva acabo una optimización del Sistema
En la tabla, se observa como todas las variables Termodinámicas
permanecen constantes, y solo una de ellas se varia.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Aumento de Wnet de la Turbina
cuando laPentr aumenta.
Tenemos una Wnet óptimo para
una determinada Pentr.
Wnet cae bruscamente donde
predomina la caída Entálpica
sobre el flujo.
En la Fig. 6 se muestra como
disminuye la SHVRG cuando la
Pentr
Si Pentr es porque Tevap en el
HRVG, la limitación viene
impuesta por ∆Tpinch.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En
esta
primera
figura
muestra como Scond cuando la
Pentr
Debemos nodisminuir mucho
la T en el Condensador para
mantener la diferencia de
∆Tpinch, por ello la Scond
La fig.8 el Wnet cuando la T
en el fluido de trabajo, para ello
se disminuye el Flujo.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efecto de T entrada a la turbina
con respecto a SHVRG.
Existe T óptima para una S HVRG.
La Superficie en la zona de
Sobrecalentamiento
tiende
a
aumentar y su temperatura Media...