Diseño Termodinámico del Ciclo de Rankine Orgánico (ORC) Basado en la Combustión de Coque de Petróleo
Autores: Davidy, Alon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Se realizó un análisis termodinámico del Ciclo de Rankine Orgánico (ORC) en este trabajo. El quemador de coque de petróleo proporcionó el flujo de calor requerido para la caldera de butano. La simulación de la combustión de coque de petróleo se llevó a cabo utilizando el software Fire Dynamics Simulator (FDS) versión 5.0. La validación de los resultados de cálculo del FDS se realizó comparando la temperatura de la mezcla gaseosa y las fracciones molares de CO con la literatura. Se descubrió que son similares a los reportados en la literatura. Se realizó un análisis de pronóstico de tiempo con Inteligencia Artificial (IA) en este trabajo. El algoritmo de IA se aplicó a las lecturas de temperatura y de sensores de hollín. Se aplicaron dos bibliotecas de Python para pronosticar el comportamiento temporal de las lecturas del termopar: el modelo estadístico ARIMA (Promedio Móvil Integrado Auto-Regresivo) y la biblioteca de aprendizaje profundo KERAS. ARIMA es una clase de modelo que captura una serie de diferentes estructuras temporales estándar en datos de series temporales. Keras es una biblioteca de Python aplicada para el aprendizaje profundo y se ejecuta sobre TensorFlow. Se ha desarrollado para realizar modelos de aprendizaje profundo de la manera más rápida y sencilla posible para la investigación y el desarrollo. La precisión del modelo y el gráfico de pérdida del modelo muestran un rendimiento comparable (entrenamiento y prueba). Se ha empleado butano como fluido de trabajo en el ORC. El butano se considera uno de los mejores fluidos puros en términos de eficiencia de exergía. Tiene un bajo forzamiento radiativo específico (RF) en comparación con el etano y el propano. Además, tiene cero potencial de agotamiento de ozono y bajo potencial de calentamiento global. Se considera inflamable, altamente estable y no corrosivo. Las propiedades termodinámicas del butano necesarias para evaluar la tasa de calor y la potencia se calcularon aplicando la calculadora termodinámica en línea ASIMPTOTE. Se mostró que la potencia neta calculada del ciclo ORC es similar a la potencia neta reportada en la literatura (error relativo del 4.8%). El sistema energético ORC propuesto obedece a las primeras y segundas leyes de la termodinámica. La eficiencia térmica del ciclo es del 20.4%.
Descripción
Se realizó un análisis termodinámico del Ciclo de Rankine Orgánico (ORC) en este trabajo. El quemador de coque de petróleo proporcionó el flujo de calor requerido para la caldera de butano. La simulación de la combustión de coque de petróleo se llevó a cabo utilizando el software Fire Dynamics Simulator (FDS) versión 5.0. La validación de los resultados de cálculo del FDS se realizó comparando la temperatura de la mezcla gaseosa y las fracciones molares de CO con la literatura. Se descubrió que son similares a los reportados en la literatura. Se realizó un análisis de pronóstico de tiempo con Inteligencia Artificial (IA) en este trabajo. El algoritmo de IA se aplicó a las lecturas de temperatura y de sensores de hollín. Se aplicaron dos bibliotecas de Python para pronosticar el comportamiento temporal de las lecturas del termopar: el modelo estadístico ARIMA (Promedio Móvil Integrado Auto-Regresivo) y la biblioteca de aprendizaje profundo KERAS. ARIMA es una clase de modelo que captura una serie de diferentes estructuras temporales estándar en datos de series temporales. Keras es una biblioteca de Python aplicada para el aprendizaje profundo y se ejecuta sobre TensorFlow. Se ha desarrollado para realizar modelos de aprendizaje profundo de la manera más rápida y sencilla posible para la investigación y el desarrollo. La precisión del modelo y el gráfico de pérdida del modelo muestran un rendimiento comparable (entrenamiento y prueba). Se ha empleado butano como fluido de trabajo en el ORC. El butano se considera uno de los mejores fluidos puros en términos de eficiencia de exergía. Tiene un bajo forzamiento radiativo específico (RF) en comparación con el etano y el propano. Además, tiene cero potencial de agotamiento de ozono y bajo potencial de calentamiento global. Se considera inflamable, altamente estable y no corrosivo. Las propiedades termodinámicas del butano necesarias para evaluar la tasa de calor y la potencia se calcularon aplicando la calculadora termodinámica en línea ASIMPTOTE. Se mostró que la potencia neta calculada del ciclo ORC es similar a la potencia neta reportada en la literatura (error relativo del 4.8%). El sistema energético ORC propuesto obedece a las primeras y segundas leyes de la termodinámica. La eficiencia térmica del ciclo es del 20.4%.