Thèses sur le sujet « Turbina a vapore »
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Guarinelo, Júnior Flávio Fernando. « Análise termodinâmica de ciclo combinado operando fora das condições de projeto ». [s.n.], 2012. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265044.
Texte intégralRésumé :
Orientador: Jorge Isaías Llagostera BeltránTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-20T08:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuarineloJunior_FlavioFernando_D.pdf: 112586941 bytes, checksum: 8ca74b9cc6e907dc47ec88f2c901a8b1 (MD5) Previous issue date: 2012
Resumo: O atendimento da demanda crescente de eletricidade, associado à necessidade do cumprimento de metas de emissões de gases causadores do aquecimento global, será um grande desafio ao setor elétrico nas próximas décadas. A geração de eletricidade ainda necessitará de combustíveis fosseis por muitos anos e a busca por eficiência energética nos processos térmicos que envolvem as usinas termoelétricas será determinante ao cumprimento das metas de emissões. Neste contexto, o ciclo combinado tem sido apresentado como a tecnologia mais eficiente e com o menor impacto ambiental quando se considera o uso de combustíveis fósseis na geração de eletricidade. Possui curtos prazos de instalação e custos relativamente baixos em comparação às outras tecnologias, quer façam uso de fontes renováveis ou não, e tem passado por processos de evolução tecnológica que permitem eficiências de até 62%. Mesmo que apresente características tão favoráveis, o desempenho do ciclo combinado é uma tecnologia sensível quando passa a operar em condições ambiente diferentes daquelas especificadas em projeto. A análise do comportamento do desempenho nestas condições é de extrema importância para fins de avaliação da viabilidade técnica e econômica do ciclo no local a ser instalado e é o tema central deste trabalho. Portanto, a proposta deste trabalho é analisar termodinamicamente a operação do ciclo combinado operando em condições fora-de-projeto (off design) através do desenvolvimento de um sistema de equações não lineares que representam os balanços de massa e energia de cada componente e as relações entre si. O conjunto de equações do modelo analítico é resolvido através de uma ferramenta computacional comercialmente disponível, a qual permite a definição de variáveis independentes e das restrições necessárias a uma solução objetiva. A lógica empregada na solução do conjunto de equações define uma relação direta entre as mesmas através da redução do grau de liberdade de uma determinada variável. A modelagem analítica revelou ser uma ferramenta importante na investigação do comportamento do desempenho do ciclo como um todo e a dependência termodinâmica entre os seus componentes
Abstract: The worldwide growing demand for electricity associated with global warming issues is becoming a great challenge to the electric sector for the next decades. As the power generation still depends on the fossils fuels as main source, the combined cycle is further recognized for its better environmental performance in mitigating air pollution and by reducing the global warming effects. Based on this perspective, the combined cycle has been presented as the most efficient technology, by providing advantages due to its smaller environmental impact when considering the use of fossils fuels in power generation. It is characterized by its low capital cost and short construction lead time in comparison with other technologies, whatever type of renewable fuel is being used or not, it has been experiencing a technological evolution that boost its overall efficiencies to more than 62%. Even though it has been presented with such favorable characteristics, the overall efficiency of the combined cycle is very sensitive to environmental conditions as well as running from the base load. By analyzing all thermodynamic parameters in the combined cycle under off - design conditions it can provide a better understanding in order to develop a technical and economical feasibility and it is the core issue of this work. Therefore, the proposal of this work aims to develop a system of non linear equations that represent the mass and energy balances of all component and the thermodynamic relationships among them. The group of equations of the analytical model is solved through a computational tool, commercially available, which allows the definition of independent variables and all constraint needs to reach a target solution. The logic employed in solving the system of equations defines a direct relationship among each combined cycle's component through the reduction of the degree of freedom of a certain variable. The analytical modeling revealed to be an important tool in the investigation of the combined cycle operation behavior as a whole and the thermodynamic dependence among all components
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutor em Engenharia Mecânica
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Batista, Julio Cesar [UNESP]. « Microgeração de energia eletrica (abaixo de 100kw) utilizando turbina tesla modificada ». Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/106422.
Texte intégralRésumé :
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2010-10-29Bitstream added on 2014-06-13T20:46:42Z : No. of bitstreams: 1
batista_jc_dr_guara.pdf: 2889755 bytes, checksum: 2777cd1f4225a0232c6281a5ca3d1e00 (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Este trabalho desenvolve um sistema para gerar energia elétrica com caldeira e turbina, para ocupar um nicho de mercado em que os sistemas a vapor existentes não são economicamente viáveis. O sistema utiliza a turbina Tesla que é compatível para essa faixa e não possui pás, podendo operar com vapor saturado fornecido por uma pequena caldeira consumindo lenha. A micro-geração proposta pode levar energia a milhões de brasileiros no campo, onde se dispõe de algum tipo de biomassa. Apesar do baixo custo da turbina Tesla, por ser de simples construção e compacta, e de suas incontáveis possibilidades de aplicação, se desconhece, até então, aplicações comerciais massivas devido ao baixo torque obtido nos protótipos feitos desde 1910 e por essa razão foi modificada. Este trabalho inova ao desenvolver um protótipo da turbina Tesla modificado para fornecer maior torque e ao comparar à turbina Tesla original. Devido à inexistência de equações que descrevem a turbina Tesla, um modelo matemático que permite projetar a turbina Tesla foi desenvolvido e validado por resultados experimentais e de simulação. Testes comparativos com duas turbinas com as mesmas dimensões mostraram que a turbina Tesla modificada apresentou eficiência superior à turbina Tesla original. Desenvolveu-se, também, um protótipo do sistema para micro-geração utilizando a turbina Tesla modificada, caldeira e gerador elétrico. Os custos do sistema e da energia gerada foram comparados com os de outros meios de geração mostrando serem competitivos economicamente para essa faixa de operação.
This work develops a system to generate electric power with boiler and turbine that aims to occupy the niche of the market for which steam systems are not economically viable. The system uses a Tesla turbine, which is compatible to the range of power. Also, it does not have blades, being able to operate with steam delivered by a small boiler fed with wood. The proposed micro-generation system can take energy to millions of Brazilians living in the country, where some type of biomass is available. In despite of the low cost of the Tesla turbine, because it is compact and simple to build, and despite of its uncountable possibilities of applications, massive commercial applications of the technology are not found due to the low torque of the prototypes built since 1910. For this reason, the Tesla turbine was modified. This work is original since it develops a modified Tesla turbine prototype to furnish a higher torque when compared to an original Tesla turbine. Due to the lack of equations that model a Tesla turbine, a mathematical model was developed to allow the design of the Tesla turbine; it was validated by means of experimental and simulating results. The comparative tests with two turbines, with same dimensions, showed that the modified Tesla turbine presents a higher efficiency than the original Tesla turbine. A micro-generation system, using the modified Tesla turbine, boiler and electric generator, was also developed. The costs of the system and of the generated energy were compared with other means of generation and showed to be commercially competitive for that range.
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Batista, Julio Cesar. « Microgeração de energia eletrica (abaixo de 100kw) utilizando turbina tesla modificada / ». Guaratinguetá : [s.n.], 2009. http://hdl.handle.net/11449/106422.
Texte intégralRésumé :
Resumo: Este trabalho desenvolve um sistema para gerar energia elétrica com caldeira e turbina, para ocupar um nicho de mercado em que os sistemas a vapor existentes não são economicamente viáveis. O sistema utiliza a turbina Tesla que é compatível para essa faixa e não possui pás, podendo operar com vapor saturado fornecido por uma pequena caldeira consumindo lenha. A micro-geração proposta pode levar energia a milhões de brasileiros no campo, onde se dispõe de algum tipo de biomassa. Apesar do baixo custo da turbina Tesla, por ser de simples construção e compacta, e de suas incontáveis possibilidades de aplicação, se desconhece, até então, aplicações comerciais massivas devido ao baixo torque obtido nos protótipos feitos desde 1910 e por essa razão foi modificada. Este trabalho inova ao desenvolver um protótipo da turbina Tesla modificado para fornecer maior torque e ao comparar à turbina Tesla original. Devido à inexistência de equações que descrevem a turbina Tesla, um modelo matemático que permite projetar a turbina Tesla foi desenvolvido e validado por resultados experimentais e de simulação. Testes comparativos com duas turbinas com as mesmas dimensões mostraram que a turbina Tesla modificada apresentou eficiência superior à turbina Tesla original. Desenvolveu-se, também, um protótipo do sistema para micro-geração utilizando a turbina Tesla modificada, caldeira e gerador elétrico. Os custos do sistema e da energia gerada foram comparados com os de outros meios de geração mostrando serem competitivos economicamente para essa faixa de operação.Abstract: This work develops a system to generate electric power with boiler and turbine that aims to occupy the niche of the market for which steam systems are not economically viable. The system uses a Tesla turbine, which is compatible to the range of power. Also, it does not have blades, being able to operate with steam delivered by a small boiler fed with wood. The proposed micro-generation system can take energy to millions of Brazilians living in the country, where some type of biomass is available. In despite of the low cost of the Tesla turbine, because it is compact and simple to build, and despite of its uncountable possibilities of applications, massive commercial applications of the technology are not found due to the low torque of the prototypes built since 1910. For this reason, the Tesla turbine was modified. This work is original since it develops a modified Tesla turbine prototype to furnish a higher torque when compared to an original Tesla turbine. Due to the lack of equations that model a Tesla turbine, a mathematical model was developed to allow the design of the Tesla turbine; it was validated by means of experimental and simulating results. The comparative tests with two turbines, with same dimensions, showed that the modified Tesla turbine presents a higher efficiency than the original Tesla turbine. A micro-generation system, using the modified Tesla turbine, boiler and electric generator, was also developed. The costs of the system and of the generated energy were compared with other means of generation and showed to be commercially competitive for that range.
Orientador: João Andrade de Carvalho Junior
Coorientador: Heraldo da Silva Couto
Banca: Luiz Roberto Carrocci
Banca: Teófilo Miguel de Souza
Banca: Paulo César Razuk
Banca: Rogério José da Silva
Doutor
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Tofoli, Fabio [UNESP]. « Análise do comportamento de grandezas e parâmetros que determinam o dimensionamento de turbomáquinas a vapor ». Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2009. http://hdl.handle.net/11449/99311.
Texte intégralRésumé :
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2009-02Bitstream added on 2014-06-13T20:00:03Z : No. of bitstreams: 1
tofoli_f_me_guara.pdf: 778310 bytes, checksum: 518b10e7c88d6a576eb683e42128bcd4 (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Este trabalho tem como objetivo a análise da influência de parâmetros adimensionais e grandezas dimensionais no projeto de turbomáquinas operando em diferentes situações de pressão, temperatura e vazão mássica de vapor. O trabalho é divido em duas partes principais, sendo que inicialmente são analisados os parâmetros adimensionais e as grandezas dimensionais que influenciam diretamente o valor do rendimento interno das turbomáquinas térmicas que utilizam o vapor como fluido de trabalho. Na segunda parte do trabalho são abordadas as classes de pressão e rotação específica, e sua influência no comportamento de parâmetros adimensionais. A aplicação dos resultados está diretamente ligada a especificação de turbomáquinas em sistemas de cogeração para aproveitamento de fluxos térmicos provenientes de processos, queima de combustíveis ou gases de escape de uma máquina térmica, para os quais os projetistas necessitam estimar o rendimento de tais componentes por ocasião da análise de viabilidade econômica.
This work has as objective the analysis of the influence of dimensionless parameters and dimensional greatness in the project of turbomachinery operating in different pressure situations, temperature and flow steam. This work is shared in two main parts, which are initially analyzed the dimensionless parameters and the dimensional greatness that directly influence the internal efficiency of the thermal turbomachinery that using steam as the working fluid. In the second part of the work are accosted the classes of pressure and specific rotation, and its influence on the behavior of dimensionless parameters. The application of the results is directly linked to the specification of turbomachinery in cogeneration systems for use of heat flows from processes, burning of fuel or the exhaust gases of a thermal machine, for which the designers needs to estimate the efficiency of such components at analysis of economic feasibility.
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Mogawer, Tamer [UNESP]. « Analise técnica e econômica para seleção de sistemas de cogeração em ciclo combinado ». Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2005. http://hdl.handle.net/11449/99343.
Texte intégralRésumé :
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2005-12Bitstream added on 2014-06-13T19:39:27Z : No. of bitstreams: 1
mogawer_t_me_guara.pdf: 1050701 bytes, checksum: ac5394fa773726920ea684e1c38e8892 (MD5)Universidade Estadual Paulista (UNESP)
O setor elétrico brasileiro vem continuamente passando por crises energéticas; os consumidores, indústrias que dependem de energia para exercerem as suas atividades passaram a valorizar e a buscar fontes alternativas, confiáveis e ecologicamente adequadas com o objetivo de garantir o fornecimento de eletricidade de forma econômica, possibilitando desta maneira uma certa independência energética. Neste contexto, este trabalho tem a finalidade de selecionar sistemas de cogeração utilizando ciclos combinados com conjuntos a gás associadas a caldeira de recuperação sem queima suplementar e turbina a vapor, assim como realizar o levantamento das curvas de produção de energia e eficiência para os ciclos obtidos. Foram utilizados os parâmetros técnicos e construtivos das turbinas a gás e a vapor de uma mesma empresa fabricante, e através das curvas obtidas é possível selecionar o ciclo combinado mais adequado para cada situação desejada, tanto do ponto de vista energético quanto do ponto de vista econômico.
The electric Brazilian sector is continually subject to energy crisis, the industrial consumers, that depends on energy to do its activities, is nowadays up to valorize and to look for alternative, trustful and environmental appropriate sources with the objective of guaranteeing the supply of electricity in an economic way and warranting a certain energy independence. In this context, this work has the purpose of selecting cogeneration systems based on using combined cycles with gas turbines associated to heat recovery steam generators without supplementary burners and steam turbines, as well as accomplishing the rising of the curves of production of energy and efficiency for the obtained cycles. The technical and constructive parameters of the gas and steam turbines were considered from the same manufacturing company, and through the obtained curves it is possible to select the more appropriate cycle for each process requirement, in the energy and economic point of view.
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Tofoli, Fabio. « Análise do comportamento de grandezas e parâmetros que determinam o dimensionamento de turbomáquinas a vapor / ». Guaratinguetá : [s.n.], 2009. http://hdl.handle.net/11449/99311.
Texte intégralRésumé :
Resumo: Este trabalho tem como objetivo a análise da influência de parâmetros adimensionais e grandezas dimensionais no projeto de turbomáquinas operando em diferentes situações de pressão, temperatura e vazão mássica de vapor. O trabalho é divido em duas partes principais, sendo que inicialmente são analisados os parâmetros adimensionais e as grandezas dimensionais que influenciam diretamente o valor do rendimento interno das turbomáquinas térmicas que utilizam o vapor como fluido de trabalho. Na segunda parte do trabalho são abordadas as classes de pressão e rotação específica, e sua influência no comportamento de parâmetros adimensionais. A aplicação dos resultados está diretamente ligada a especificação de turbomáquinas em sistemas de cogeração para aproveitamento de fluxos térmicos provenientes de processos, queima de combustíveis ou gases de escape de uma máquina térmica, para os quais os projetistas necessitam estimar o rendimento de tais componentes por ocasião da análise de viabilidade econômica.Abstract: This work has as objective the analysis of the influence of dimensionless parameters and dimensional greatness in the project of turbomachinery operating in different pressure situations, temperature and flow steam. This work is shared in two main parts, which are initially analyzed the dimensionless parameters and the dimensional greatness that directly influence the internal efficiency of the thermal turbomachinery that using steam as the working fluid. In the second part of the work are accosted the classes of pressure and specific rotation, and its influence on the behavior of dimensionless parameters. The application of the results is directly linked to the specification of turbomachinery in cogeneration systems for use of heat flows from processes, burning of fuel or the exhaust gases of a thermal machine, for which the designers needs to estimate the efficiency of such components at analysis of economic feasibility.
Orientador: Paulo Magalhães Filho
Coorientador: José Nédilo Carrinho de Castro
Banca: Carlos Daniel Ebinuma
Banca: José Rui Camargo
Mestre
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Silva, Fellipe Sartori da. « Determinação do custo de energia gerada através da utilização de células a combustível de carbonato fundido e turbina a vapor em um ciclo combinado / ». Guaratinguetá, 2018. http://hdl.handle.net/11449/153118.
Texte intégralRésumé :
Orientador: José Alexandre MatelliBanca: Eliana Vieira Canettieri
Banca: Carlos Manuael Romero Luna
Resumo: Os modelos energéticos atuais são baseados majoritariamente na utilização de combustíveis fósseis, os quais, além de serem fontes finitas, ainda geram gases poluentes que contribuem para o efeito estufa e, consequentemente, para o aquecimento global. As células a combustível, por possuírem alta eficiência de conversão, baixa emissão, simplicidade de operação e flexibilidade em sua utilização, vêm sendo estudadas como opção mais limpa de geração. A célula a combustível de carbonato fundido, em particular, além de ter vantagens estruturais por operar a alta temperatura, possui calor residual que pode ser aproveitado para cogeração. O presente trabalho propõe uma configuração de ciclo combinado de uma célula a combustível de carbonato fundido de 10 MW, que possui reforma interna de gás natural, com um ciclo a vapor que aproveita o calor residual da célula. A reforma a vapor do gás natural, simulada pelo software STANJAN Chemical Equilibrium Solver, apresentou valores satisfatórios de produção de H2 na temperatura de operação da célula. As análises energética e exergética, simuladas através do software Engineering Equation Solver (EES), apontaram aumentos nas respectivas eficiências globais de 4,8 e 4,6%, respectivamente. A análise exergoeconômica indicou custo de geração de 0,4679 USD/kWh, valor acima das tarifas nacionais. Entretanto, a análise de sensibilidade mostrou que plantas de grande porte com essa configuração podem ser economicamente competitivas em diferentes cenários... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Current researches point to a significant increase in energy demand over the next few years. Energy models are mostly based on fossil fuels, which generates greenhouse gases that contribute to global warming. Thus, it becomes necessary to develop equipment and cycles that operate with greater efficiency, as well as new technologies of energy generation with both fossil and renewable sources. Fuel cells are being widely investigated due to their high conversion efficiency, low emissions, structural simplicity and flexibility. Among several fuel cell types, molten carbonate fuel cell has advantages such as fuel flexibility and high operating temperature, which leads to high thermal energy residue. This residue can be used for cogeneration and combined cycles, in order to enhance the global efficiency. This study aimed to introduce a 10 MW internal reforming molten carbonate fuel cell and steam turbine combined cycle. Steam reforming of natural gas was simulated by STANJAN Chemical Equilibrium Solver and presented satisfactory H2 production at MCFC operating temperature. Simulation in Engineering Equation Solver (EES) of energetic and exergetic analysis showed efficiency increases of 4,8 and 4,6%, respectively. Exergoeconomic analysis pointed to a 0,4679 USD/kWh power cost. However, sensitivity analysis showed that higher plants can achieve economic viability in different scenarios
Mestre
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Huamán, Esteban Máximo Simón. « Diseño de una turbina de vapor múltiple para una central termoeléctrica ». Universidad Nacional de Ingeniería. Programa Cybertesis PERÚ, 1999. http://cybertesis.uni.edu.pe/uni/1999/huaman_em/html/index-frames.html.
Texte intégral
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Nascimento, Fábio Santos. « Desenvolvimento de uma ferramenta computacional 1-D para uso em projeto de turbinas a vapor ». Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2012. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2083.
Texte intégralRésumé :
O presente trabalho trata do projeto aerotermodinâmico de turbinas a vapor de múltiplos estágios baseado em uma abordagem de técnicas de modelamento unidimensional. Um programa computacional foi desenvolvido para projeto preliminar de turbinas a vapor de múltiplos estágios escritos em linguagem FORTRAN 90, visando à redução do tempo de projeto preliminar, a independência de programas comerciais e o acesso ao código fonte para modificar e implementar novos modelos para melhorar o potencial da ferramenta de projeto. Uma revisão dos principais tipos de turbinas a vapor, seus ciclos termodinâmicos, principais componentes, funcionamento básico e os mecanismos de perdas envolvidos são apresentados. A metodologia de cálculo empregado no projeto preliminar da turbina a vapor e a implementação do International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) são apresentadas, para o cálculo das propriedades termodinâmicas, assim como do critério de vórtice livre e o modelo de perdas desenvolvido por Dunham e Came. Os resultados do programa computacional desenvolvido foram comparados com os resultados do programa comercial desenvolvido pela CONCEPTS NRECTM, AXIAL. A comparação foi realizada para uma turbina a vapor de um estágio e uma turbina a vapor de dois estágios. A análise comparativa foi feita na linha media e mostrou que os resultados do programa computacional desenvolvido estão próximo dos valores calculados pelo programa comercial com desvios e diferenças aceitáveis devido à diferente metodologia, procedimento numérico e calibração do modelo de perdas entre os mesmos.
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Vegas, Rafael Miguelangel Ascanio. « Multistage axial-flow turbines : design and performance analysis ». Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2012. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2099.
Texte intégralRésumé :
Plans for developing turbines in Brazil were present on the conception of CTA six decades ago. In this manner highly specialized work teams is needed to carry out such activity. The Center for Reference on Gas Turbine group has been contributing to research activities at CTA taking account of the study of gas turbines both aeronautical and industrial. In order to complement the group capability and study more complex turbine applications, it is a topic of interest to study steam turbines. Taking advantage from the experience gathered at CRTG, design and performance analysis approaches for axial gas turbines were applied to steam turbines, adjusting the models for working with superheated steam using a loss model for axial turbomachinery to estimate the total pressure loss into the turbine cascade. Such models were implemented in a computer code written in FORTRAN, disposed for reading the design requirements or the conditions for the performance analysis, making the corresponding calculation and reporting the results. It was performed a verification on the results from the design routine, comparing them with data from a commercial program for axial turbine simulation and the used such results to assess its performance at off-design conditions. A case study was conducted regarding a multistage steam turbine working in a combined cycle with a gas turbine. From the energy of the gas turbine exhaust, a three stages steam turbine of 0.5 MW of power was designed. Later, with additional energy generated in the boiler in order to produce more steam, the power capacity of the steam turbine was increased. The results reported from both routines were qualitative consistent to what it was expected a turbine design and off-design performance analysis could be.
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Marques, Frederico Augusto Spolidorio. « Implementação e validação pratica de modelos multidisciolinares abordados em uma central de co-geração de energia eletrica ». [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/259510.
Texte intégralRésumé :
Orientador: Luiz Carlos Pereira da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-10T03:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_FredericoAugustoSpolidorio_M.pdf: 3699527 bytes, checksum: fee04cbb6876f5ce62626058ebc660e7 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Este projeto busca relacionar diversos aspectos interdisciplinares envolvidos em uma central de co-geração de energia elétrica. Motivado pela crescente inserção de centrais de geração distribuída operando de forma ilhada ou paralela ao sistema, foram desenvolvidos modelos mecânicos (térmicos e dinâmicos) e elétricos buscando representar os diversos equipamentos envolvidos em uma central de geração em um nível industrial. Baseado nesta concepção, optou-se pela geração de energia através de máquinas térmicas (turbinas a vapor) impulsionadas pela energia proveniente da queima de biomassa restante de diferentes processos industriais. Os modelos teóricos aqui representados foram numericamente simulados com parâmetros obtidos em um estudo de caso real. Seus resultados foram então comparados qualitativamente e quantitativamente contra as variáveis reais do processo analisado. Ao consolidar esta ferramenta de estudo, o simulador mostrou-se eficiente no treinamento de operadores de casas de forças, sendo capaz de esclarecer as interferências entre o nível de carga com as demais variáveis envolvidas em seu processo
Abstract: This project intends to gather several interdisciplinary aspects common to a co-generation power plant. Driven by the increasing amount of distributed generation units operating on island or parallel mode with the network, some mechanical (thermo and dynamic) and electrical models were developed in order to represent the equipments usually installed on an industrial size power station. Based on this concept, the more convenient option was to proceed the evaluation through turbo machinery (steam turbine) driven by the energy acquired from the heat power on burning byproducts of industrial processes. The theoretical models were simulated with parameters obtained from a real case study. The results were then finally compared with real process information acquired from field research. In order to consolidate this computational tool, the simulator has shown efficient results on training power station operators on clarifying the impacts of load level on the other relevant variables on their processes
Mestrado
Energia Eletrica
Mestre em Engenharia Elétrica
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Silva, Fellipe Sartori da [UNESP]. « Determinação do custo de energia gerada através da utilização de células a combustível de carbonato fundido e turbina a vapor em um ciclo combinado ». Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2018. http://hdl.handle.net/11449/153118.
Texte intégralRésumé :
Submitted by Fellipe Sartori da Silva null (fellipe_sartori@yahoo.com) on 2018-03-20T14:29:37Z
No. of bitstreams: 1
Determinação do custo de energia gerada através da utilização de células a combustível de carbonato fundido e turbina a vapor em um ciclo combinado.pdf: 3065864 bytes, checksum: 1b28d8ca48a059ab95292517f0d2d616 (MD5)Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-03-21T13:25:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_fs_me_guara.pdf: 3065864 bytes, checksum: 1b28d8ca48a059ab95292517f0d2d616 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-03-21T13:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_fs_me_guara.pdf: 3065864 bytes, checksum: 1b28d8ca48a059ab95292517f0d2d616 (MD5) Previous issue date: 2018-02-07
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Os modelos energéticos atuais são baseados majoritariamente na utilização de combustíveis fósseis, os quais, além de serem fontes finitas, ainda geram gases poluentes que contribuem para o efeito estufa e, consequentemente, para o aquecimento global. As células a combustível, por possuírem alta eficiência de conversão, baixa emissão, simplicidade de operação e flexibilidade em sua utilização, vêm sendo estudadas como opção mais limpa de geração. A célula a combustível de carbonato fundido, em particular, além de ter vantagens estruturais por operar a alta temperatura, possui calor residual que pode ser aproveitado para cogeração. O presente trabalho propõe uma configuração de ciclo combinado de uma célula a combustível de carbonato fundido de 10 MW, que possui reforma interna de gás natural, com um ciclo a vapor que aproveita o calor residual da célula. A reforma a vapor do gás natural, simulada pelo software STANJAN Chemical Equilibrium Solver, apresentou valores satisfatórios de produção de H2 na temperatura de operação da célula. As análises energética e exergética, simuladas através do software Engineering Equation Solver (EES), apontaram aumentos nas respectivas eficiências globais de 4,8 e 4,6%, respectivamente. A análise exergoeconômica indicou custo de geração de 0,4679 USD/kWh, valor acima das tarifas nacionais. Entretanto, a análise de sensibilidade mostrou que plantas de grande porte com essa configuração podem ser economicamente competitivas em diferentes cenários.
Current researches point to a significant increase in energy demand over the next few years. Energy models are mostly based on fossil fuels, which generates greenhouse gases that contribute to global warming. Thus, it becomes necessary to develop equipment and cycles that operate with greater efficiency, as well as new technologies of energy generation with both fossil and renewable sources. Fuel cells are being widely investigated due to their high conversion efficiency, low emissions, structural simplicity and flexibility. Among several fuel cell types, molten carbonate fuel cell has advantages such as fuel flexibility and high operating temperature, which leads to high thermal energy residue. This residue can be used for cogeneration and combined cycles, in order to enhance the global efficiency. This study aimed to introduce a 10 MW internal reforming molten carbonate fuel cell and steam turbine combined cycle. Steam reforming of natural gas was simulated by STANJAN Chemical Equilibrium Solver and presented satisfactory H2 production at MCFC operating temperature. Simulation in Engineering Equation Solver (EES) of energetic and exergetic analysis showed efficiency increases of 4,8 and 4,6%, respectively. Exergoeconomic analysis pointed to a 0,4679 USD/kWh power cost. However, sensitivity analysis showed that higher plants can achieve economic viability in different scenarios
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Mattos, Heitor Augusto da Silva. « Simulação de desempenho de usinas térmicas operando em ciclo combinado ». Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2015. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3370.
Texte intégralRésumé :
Um sistema de controle consiste em subsistemas e processos (ou plantas) reunidos com a finalidade de obter um resultado desejado com o desempenho desejado, tendo um determinado valor de entrada. Quando aplicado em turbinas a gás o sistema de controle deve ser robusto suficiente para considerar a dinâmica transitória da máquina e fazer com que a mesma opere dentro de seus limites e com máximo desempenho possível. A modelagem feita neste trabalho considera modelos de turbina a gás, caldeira de recuperação de calor e turbina a vapor e foram implementados primeiramente de forma isolada e, em seguida, conectados, fazendo sua operação a simulação exata do ciclo combinado. Toda a modelagem foi feita utilizando a ferramenta Simulink do Matlab e seus valores de ajustes, ganhos, limites, etc foram obtidos a partir de uma central térmica em operação. Durante o desenvolvimento deste modelo varias adaptações relativas a particularidades da central térmica foram feitas de forma tal que o modelo represente fidedignamente a condição real de operação. Os resultados gerados pelas modelagens e simulações foram submetidos a uma análise de desempenho comparando-se com dados reais de operação obtidos. Essa análise levou em conta robustez, tempo de resposta, análise transitória, análise estática e confiabilidade do modelo proposto. Com o resultado da análise de desempenho foi possível validar o modelo proposto e sugerir avanços futuros para continuação deste trabalho.
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Nemetz, Wolfgang [Verfasser]. « Chemical Vapour Deposition of Thermal Barrier Coatings on Turbine Blades / Wolfgang Nemetz ». Aachen : Shaker, 2005. http://d-nb.info/1186580844/34.
Texte intégral
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MORAIS, Cláudio Fereira. « Metodologia de análise de desempenho de turbinas a vapor operando em ciclos convencionais e combinado ». reponame:Repositório Institucional da UNIFEI, 2007. http://repositorio.unifei.edu.br/xmlui/handle/123456789/1770.
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Submitted by Margareth Ribeiro (meg@unifei.edu.br) on 2018-10-22T11:16:45Z
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dissertacao_0031619.pdf: 25253136 bytes, checksum: b6081f9e1524e9c724eaaf5d858df076 (MD5)Made available in DSpace on 2018-10-22T11:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_0031619.pdf: 25253136 bytes, checksum: b6081f9e1524e9c724eaaf5d858df076 (MD5) Previous issue date: 2007-06
Este trabalho desenvolveu uma metodologia de análise de desempenho de turbinas vapor e a avaliação do seu estado técnico, metodologia implementada através de uma planilha de cálculo criada no Excel. Utilizando esta metodologia, foi possível de terminar a influência dos principais parâmetros do vapor: pressão, temperatura e vazão mássica, sobre o desempenho térmico e a operação da turbina. Dentre as potencialidades desta metodologia de análise, está a possibilidade de se visualizar através da planilha de cálculo, a degradação ou a perda de desempenho térmico da máquina em relação a períodos anteriores. Primeiramente, é feito o cálculo do balanço térmico do ciclo a vapor em torno da turbina. A partir deste balanço são calculadas a eficiência e a potência para cada seção da turbina. Através do balanço térmico também são construídas as linhas de expansão da turbina, e concluindo a sequência de cálculos é feito o cálculo do heat rate bruto e líquido da turbina a vapor. Uma vez que a planilha de cálculo deverá ser adaptada para as características construtivas e operacionais da turbina a vapor a ser analisada, uma sequência de coleta de dados de operação são inseridos na planilha para a realização dos cálculos para a análise do desempenho térmico. Para se verificar a aplicabilidade da metodologia de análise, foram realizados dois estudos de casos com turbinas a vapor operando em ciclos diferentes. No primeiro estudo de caso, a turbina analisada opera em ciclo combinado com uma caldeira recuperativa de calor com três níveis de pressão. No segundo estudo de caso, a turbina opera em ciclo de Rankine regenerativo com reaquecimento do vapor. Os resultados mostram que a metodologia é válida tanto para o ciclo combinado quanto para o ciclo Rankine, onde no caso do ciclo combinado foi possível se determinar onde havia a maior redução do desempenho da turbina a vapor (seção de alta pressão), enquanto que no ciclo Rankine, se verificou que as principais perdas devem - se a perdas no ciclo (fugas de vapor nas linhas de transmissão do vapor da caldeira para a turbina, necessidade de manutenção na turbina, etc.) O principal resultado deste trabalho foi a contribuição da metodologia de análise de desempenho para turbinas a vapor operando em ciclo combinado, pois não existem metodologias que sejam aplicáveis às turbinas operando neste ciclo. Além disso, a metodologia se mostrou bastante confiável quando da análise de uma turbina a vapor operando em ciclo Rankine, pois para este ciclo, a turbina a vapor já possui métodos de análise bastante difundidos e utilizados.
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Graham, David W. « Corrosion resistant chemical vapor deposited coatings for SiC and Si₃N₄ / ». This resource online, 1993. http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-09292009-020327/.
Texte intégral
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Liu, Tianyu. « analisi delle irreversibilità nelle turbomacchine ». Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
Trouver le texte intégralRésumé :
Nell’elaborato vengono descritti ed analizzati i cicli reali e le irreversibilità nelle turbomacchine: i compressori centrifughi, le turbine radiali, le turbine a gas e le turbine a vapore. Gli obiettivi sono analizzare e trattare le tipologie principali delle perdite energetiche e i modelli principali per calcolare le perdite di trattamento delle irreversibilità.
In questa tesi sono descritte le tipologie di perdite energetiche e le perdite di pressione totali relative alle turbomacchine e sono riportare le simulazioni eseguite mediante Ansys Fluent, un software per disegnare le strutture dei componenti delle macchine a fluido e analizzare la termo-fluidodinamica durante il funzionamento delle turbomacchine.
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Graham, David W. « Corrosion resistant chemical vapor deposited coatings for SiC and Si3N4 ». Thesis, Virginia Tech, 1993. http://hdl.handle.net/10919/44944.
Texte intégralRésumé :
Silicon carbide and silicon nitride turbine engine components are susceptible to hot corrosion by molten sodium sulfate salts which are formed from impurities in the engine's fuel and air intake. Several oxide materials were identified which may be able to protect these components from corrosion and preserve their structural properties. Ta20, coatings were identified as one of the most promising candidates. Thermochemical calculations showed that the chemical vapor deposition(CVD) of tantalum oxide from O2 and TaCI5 precursors is thermodynamically feasible over a range of pressures, temperatures, and reactant concentrations. The deposition of Ta205, as a single phase is predicted in regions of excess oxygen, where the reaction is predicted to yield nearly 100% efficiency.
CVD experiments were carried out to deposit tantalum oxide films onto SiC substrates. Depending on the deposition conditions, a variety of coating morphologies have been produced, and conditions have been identified which produce dense, continuous Ta205 deposits. Preliminary corrosion tests on these coatings showed no apparent degradation of the CVD deposited tantalum oxide coatings.
The feasibility of depositing ZrTi04 as a coating material was also investigated based on thermochemical considerations. Since no data were available for this material, thermodynamic values were estimated. Thermochemical calculations indicated the chemical vapor deposition of zirconium titanate from O2, ZrCl4, and TiCl4 occurs over a range of temperatures in a very narrow region of the phase diagram. Deviations from the single phase region predicted the codeposition of either Zr02 or Ti02 with ZrTi04.
These results suggested that the chemical vapor deposition of ZrTi04 may be difficult from a process handling perspective. Additionally, the process is predicted to be very inefficient, leaving substantial amounts of unreacted chlorides in the reactor exhaust.
Master of Science
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Bays, Samuel E. « Compact heat exchanger design for transferring heat from a vapor core reactor into a gas turbine power plant ». [Gainesville, Fla.] : University of Florida, 2004. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/UFE0005321.
Texte intégral
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Pacheco, Denise Santana. « Estudos eletroquímicos do aço AISI 403 em meios salinos simulando a corrosão em palhetas de turbinas a vapor ». Florianópolis, SC, 2008. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/91640.
Texte intégralRésumé :
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.Made available in DSpace on 2012-10-24T01:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258453.pdf: 1262099 bytes, checksum: ff7bbab2ddd60f52c2cfaea9e6ce433a (MD5)
Durante os sucessivos ciclos de uma turbina a vapor, se concentram na superfície das palhetas e rotores, impurezas como, por exemplo, os íons sódio, sulfato, fosfato, cálcio e cloreto. Em vista da ação deletéria que esses íons causam sobre o sistema, o controle da qualidade da água deve ser minucioso, pois mesmo a presença de impurezas em níveis de ppb, quando associadas aos concentradores de tensões, provoca trincas que podem se propagar e levar à fratura do material, por meio do processo de corrosão-fadiga. As falhas dos componentes da turbina geram prejuízos e aumento nos custos de manutenção, além da perda da confiabilidade do equipamento. Neste estudo foram coletadas amostras de vapor no ponto de entrada na turbina de baixa pressão de uma usina termoelétrica e do condensado polido, em períodos de operação normal e partida da máquina. As amostras foram analisadas por meio de cromatografia iônica, com sensibilidade em níveis de ppb, possibilitando verificar a qualidade da água. Além disso, foram instalados filtros coletores de depósitos de impurezas do vapor, que posteriormente foram analisados por MEV/EDX, fornecendo mais subsídios para correlacionar os resultados das análises, possibilitando o monitoramento da qualidade da água e dos processos corrosivos no ciclo de vapor. Estudos com eletrodos rotativos de AISI 403 formando menisco em meios de alta concentração salina, com e sem proteção de esmalte, foram realizados visando obter condições semelhantes à do condensado nas palhetas (NaCl 25%). Estes estudos foram feitos com auxílio das técnicas de Polarização Eletroquímica, Tafel e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e mostraram que em eletrodos mergulhados e com formação de menisco, a utilização do esmalte nas amostras de AISI 403 foi eficiente na delimitação da área estudada, apresentando menor taxa de corrosão em relação às amostras não esmaltadas, apenas em alguns casos. Da mesma forma, o estudo com eletrodos rotativos, nem sempre apresentou a maior taxa de corrosão. No entanto, a técnica de Polarização Potenciodinâmica demonstrou a agressividade da solução de NaCl 25% ao aço AISI 403.
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Ryan, David J. « High temperature degradation of combustion CVD coated thermal barrier coatings ». Thesis, Georgia Institute of Technology, 1998. http://hdl.handle.net/1853/18909.
Texte intégral
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Espirito, Santo Denilson Boschiero do 1971. « Metodologias de avaliação de sistemas termicos de geração de eletricidade ». [s.n.], 2001. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264877.
Texte intégralRésumé :
Orientador : Waldyr Luiz Ribeiro GalloTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-01T19:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EspiritoSanto_DenilsonBoschierodo_D.pdf: 8554274 bytes, checksum: 3cf304628022beb4af95d2fb8ca66638 (MD5) Previous issue date: 2001
Resumo: Dentro de - um mercado livre de eletricidade-; preocupações ambientais, escassez de- recursos naturais, etc, a avaliação de sistemas- térmicos se toma- uma rerramentabastante importante na tomada de decisões de investimento e de liberação de recursos por parte dos bancos de desenvolvimento em pequenos, médios e grandes projetos de energia. No caso específico da geração de eletricidade o grande número de variáveis e incertezas envolvidas em um projeto termelétrico toma o desenvolvimento de métodos computacionais importante- para mensurar a utilização/conversão de energia com as- variações _ demanda, variações- climáticas, estratégias de operação, condições econômicas (compra e/ou venda de eletricidade, custos de combustível, manutenção, etc), desempenho dos equipamentos, etc. Este trabalho apresenta alguns métodos (clássicos) de representação matemática de processos físicos envolvidos em plantas térmicas de geração de eletricidade. Desenvolve-a compilação- computacional dos métodos para permitir o tratamento de novas situações com bastante agilidade (simulação), revelando- o- desempenhado sistema fora da condição de projeto. Algoritmos computacionais de simulação de sistemas termelétricos permitem revelar-se cenários únicos da operação da planta e análise de parâmetros de influência. O método é aplicado para a análise de possíveis sistemas de cogeração para o Hospital de Clínicas da Unicamp e para uma termelétrica em ciclo combinado com dois níveis de pressão. Os resultados revelam possibilidades de otimização da planta térmica e possibilitam mensurar os benefícios da implementação de novos sistemas ou de melhora de desempenho dos existentes
Abstract: Within a free market of electricity, environmental concerns, scarce natural resources, etc. the evaluation of thermal systems becomes a very important tool for investors' decision making as well as for development banks to avow loans to small, medium-sized and big energy projects. In the specific case of electricity generation, the great number of variables and uncertainties involved in a thermoelectric project make the development of computational methods to measure the utilization/conversion of energy very important; particularly due to variations of demand, c1imatic changes, operational strategies, economic conditions (exchange of electricity with the grid, fuel cost, maintenance, first cost, etc.) and to equipment performance. This work proposes some well-known methods (classic) with mathematical representations of physical processes applied in thermal plants for generation of electricity. It also discuss a compilation of computational methods that can be used with great speed (simulation) in the management of new situations, disc1osing the system operation in conditions other than the one used in the design Computational algorithms here offered for simulation of thermoelectric systems display unique scenarios of a plant operation and analysis of its influential parameters. The method here described was tested in the analysis of possible systems of cogeneration for "Hospital de CHnicas da Unicamp" (university hospital) and for a thermoelectric dual pressure combined cycle. Results show optimization possibilities for thermal plants and demonstrate how to measure the gains of new systems as well as the performance improvement of existing ones
Doutorado
Termica e Fluidos
Mestre em Engenharia Mecânica
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FLÔRES, Luiz Fernando Valadão. « Desenvolvimento de Metodologia para Determinação da Queda de Desempenho Térmico de Turbinas a Vapor em Ciclo Combinado com Cogeração ». reponame:Repositório Institucional da UNIFEI, 2016. http://repositorio.unifei.edu.br:8080/xmlui/handle/123456789/581.
Texte intégralRésumé :
Submitted by repositorio repositorio (repositorio@unifei.edu.br) on 2016-10-20T11:20:11Z
No. of bitstreams: 1
tese_flores_2016.pdf: 9349214 bytes, checksum: 37bc50d5084cf34b0426423966ac69a3 (MD5)Made available in DSpace on 2016-10-20T11:20:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_flores_2016.pdf: 9349214 bytes, checksum: 37bc50d5084cf34b0426423966ac69a3 (MD5) Previous issue date: 2016
A necessidade cada vez maior na utilização de instalações termelétricas mais eficientes e menos onerosas, tendo em vista o seu uso para geração de energia elétrica no Brasil, ter aumentado significativamente nas últimas décadas, acaba por incentivar o desenvolvimento de tecnologias para o monitoramento de sua operação. Assim, melhorias no desempenho térmico das turbinas a vapor irão auxiliar a obter vantagens competitivas no mercado pela redução de custos operacionais e aumento da disponibilidade da planta na produção de energia, com maior eficiência. O trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia e de uma ferramenta computacional, baseado na metodologia de Spencer, Cotton e Cannon, para determinar a queda de desempenho térmico de turbinas a vapor operando em Ciclo Combinado com Cogeração. Foram feitos vários ajustes à metodologia originalmente escolhida como referência, destacando-se que a mesma não previa o uso da Cogeração, ou seja, não previa extrações em estágios intermediários da turbina a vapor. Assim, a metodologia foi modificada para contemplar a extração de vapor, e os resultados obtidos considerados satisfatórios. Diante dos resultados apresentados, observa-se que os maiores desvios dos valores obtidos para a eficiência ocorreram na seção de baixa pressão, com 2,14% o maior, principalmente em virtude da grande quantidade de parâmetros que variam simultaneamente e da forte influência da extração nessa seção, o que não ocorre nas seções de alta e baixa pressão da turbina a vapor.
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Chiok, Valle Luis Martin. « Análisis energético y exergético de la implementación del ciclo combinado en la central térmica de Santa Rosa ». Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014. https://hdl.handle.net/20.500.12672/12765.
Texte intégralRésumé :
El documento digital no refiere asesorEl objetivo general del presente trabajo es efectuar una evaluación energética y exergética de la implementación de un ciclo combinado en la central térmica de Santa Rosa, ubicada en la ciudad de Lima, con el objetivo de estimar la viabilidad técnica del proyecto.
Trabajo de suficiencia profesional
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Guha, Abhijit. « The fluid mechanics of two-phase vapour-droplet flow with application to steam turbines ». Thesis, University of Cambridge, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.385423.
Texte intégral
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Foschini, Alice. « Elaborazione di un modello per la valutazione dell'Installed Base Opportunities (IBO) per la flotta di macchine di Nuovo Pignone ». Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
Trouver le texte intégralRésumé :
Il presente elaborato ha come oggetto l’attività di tirocinio svolta presso lo stabilimento Nuovo Pignone di Firenze, il quale rappresenta il quartier generale del business Turbomachinery & Process Solutions del gruppo Baker Hughes, una delle più grandi aziende nel campo dei servizi petroliferi, leader mondiale nel settore dell’Energy Technology.
L’obbiettivo della tesi è realizzare, sulla base dei piani di manutenzione, un modello per la valutazione dell’Installed Base Opportunities (IBO) per la flotta di macchine di Nuovo Pignone, dal punto di vista dei tre principali campi dell’attività di post-vendita (service): riparazioni, parti di ricambio e attività in campo.
L’IBO simula una fermata manutentiva in termini monetari, cioè indica l’insieme dei ricavi potenziali, derivanti dal service per la flotta di macchine installate ed in servizio e rappresenta per l’azienda uno strumento importante per l’identificazione e la valutazione delle opportunità di business.
L’azienda si trovava sprovvista di un modello per la stima di questo valore monetario e disponeva solamente di un valore stimato negli anni precedenti.
Si è rilevata quindi la necessità di elaborare un modello, il cui obbiettivo non fosse solo quello di consentire una valutazione dell’IBO che rispecchiasse la situazione presente, ma che permettesse anche un rapido aggiornamento dei valori negli anni a venire. Tali valori si modificheranno a causa di variazioni della flotta di macchine, dell’introduzione di nuovi modelli e di nuove tecnologie di riparazione, di nuovi materiali o modifiche sui componenti, che potranno portare ad un’estensione degli intervalli manutentivi. Il modello sviluppato, costituisce quindi anche le fondamenta per la valutazione, a fronte di piccole modifiche, dell’IBO nei prossimi anni.
Le tecnologie prese in esame sono compressori alternativi, turbine a vapore, compressori centrifughi e turbine a gas, che rappresentano nel complesso la maggior parte del parco installato.
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Ursino, Welban Ricardo. « Análise e Simulação de Ciclos Térmicos Convencionais e Regenerativos para Cogeração de Bioenergia no Setor Sucroenergético / ». Araraquara, 2019. http://hdl.handle.net/11449/180868.
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Orientador: Samuel Conceição de OliveiraBanca: Rondinelli Donizetti Herculano
Banca: André Ribeiro Lins de Albuquerque
Resumo: Neste estudo, realizou-se a análise da influência da pressão e da temperatura do vapor bem como da implementação de aquecedores regenerativos sobre a geração de bioenergia e a eficiência térmica (energética) em ciclos de cogeração no setor sucroenergético, considerando para priorização da geração de energia elétrica, consumo total do bagaço gerado no processo de produção de açúcar e álcool e moendas acionadas por motores elétricos. Para tanto, foram realizadas simulações dos ciclos de potência a vapor operando em diferentes condições de pressão e temperatura de vapor comumente empregadas no setor (pressão de 67 bar, em temperaturas de 490, 520 e 540°C e pressão de 100 bar à temperatura de 540°C) e temperatura da água de alimentação da caldeira variando entre 115 e 180°C, sendo a menor temperatura (115°C) aplicada em ciclos CEST (Condensing-Extraction Steam Turbine) convencional e as demais (140, 160 e 180°C) em ciclos CEST com pré-aquecedores regenerativos. Foram realizadas simulações para demandas de vapor pelo processo produtivo variando entre 380 e 460 kg/t de cana processada, em intervalos de 20 kg/t. As simulações foram baseadas em equações de conservação de massa e energia aplicadas ao sistema, as quais foram resolvidas usando-se o software Cycle-Tempo. Os resultados obtidos permitiram verificar que: (i) o aumento da temperatura e pressão de vapor proporciona um aumento na geração de energia e na eficiência energética do ciclo; (ii) a introdução de pré-aquecedores fecha... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: In this study, the influence of steam pressure and temperature as well as the implementation of regenerative heaters on the bioenergy generation and thermal (energetic) efficiency in cogeneration cycles in the sucroenergy sector was analyzed. For prioritization of electric power generation, it was considered total consumption of the bagasse generated in the sugar and alcohol production process and mills activated by electric motors. For this purpose, steam power cycle simulations were performed at different pressure and vapor temperature conditions commonly used in the industry (pressure of 67 bar, at temperatures of 490, 520 and 540°C and pressure of 100 bar at a temperature of 540°C) and boiler feed water temperature ranging from 115 to 180°C, the lowest temperature (115°C) applied in conventional Condensing-Extraction Steam Turbine cycles and the other (140, 160 and 180°C) in CEST cycles with regenerative preheaters. Simulations were carried out for steam demands from the production process, varying between 380 and 460 kg/t of processed cane, at 20 kg/t intervals. The simulations were based on mass and energy conservation equations applied to the system, which were solved using the Cycle-Tempo software. The obtained results allowed to verify that: (i) the increase of the temperature and vapor pressure provides an increase on the generation of energy and the energetic efficiency of the cycle; (ii) the introduction of closed high-pressure preheaters in conventional cycles increases both the generation of electrical energy and energetic efficiency; (iii) the implementation of low pressure preheaters in cycles with high pressure preheaters...(Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Santos, Moisés Teles dos. « Análise exergética dos sistemas térmicos em um processo de produção de celulose e papel ». Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072007-190648/.
Texte intégralRésumé :
Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa de desempenho termodinâmico de sistemas térmicos em uma unidade industrial de fabricação de celulose e papel Kraft. Foram coletados dados de projeto e operação para o sistema atual de utilidades e de um novo sistema em fase de implantação. A análise exergética é utilizada como ferramenta de avaliação quantitativa e qualitativa para os principais componentes do sistema de cogeração de energia: caldeiras de força, caldeiras de recuperação química, turbinas e válvulas redutoras. Diferentes critérios de desempenho globais e relativos são determinados através de balanços simultâneos de energia e entropia (balanços exergéticos). As irreversibilidades ou entropia gerada nos sistemas são determinadas através da exergia destruída. Esta abordagem revela os principais pontos onde a energia é degradada em sua qualidade, indicando onde devem ser buscadas alternativas de otimização termoeconômica para um melhor aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis.This work presents a comparative evaluation from thermodynamic performance view of thermal systems in a Kraft pulp and paper mill. The design information and the data of the industrial operation were collected for the current utility system and for the new system that has been buit. The exergy analysis is applied as the quantitative and qualitative evaluation tool for the main energy conversion systems: power boilers, chemical recovery boiler, turbines and throttling valves. Different global and relatives performance criteria are estimated by simultaneous energy and entropy balances (exergy balances). The irreversibility or generated entropy in the systems is determined by the destroyed exergy. This approach reveals the places where energy quality is mainly degraded and shows where alternatives for optimization must be sought for a better use of the available energetic resources.
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Carboni, Mattia. « Consequence assessment for the accidental release of the aviation turbine fuel Jet A-1 ». Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018.
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In questo lavoro di tesi si è svolto in prima istanza uno studio preliminare atto a individuare una miscela rappresentativa del combustibile aeronautico Jet A-1, a partire dai limiti imposti dal mercato e dagli standard europei. Esso è stato identificato come miscela di n-decano e toluene in composizione relativa tale da avere proprietà chimiche e fisiche simili rispetto alla miscela reale.
Successivamente è stato individuato un set ridotto di cinetiche (reazioni) e di composti tale da rendere possibile l’implementazione in codici fluidodinamici computerizzati (CFD). Ciò è stato ottenuto utilizzando un'analisi di sensitività numerica e utilizzando il software Cantera.
Nella seconda fase del lavoro è stato utilizzato il software di simulazione dinamica di incendi denominato Fire Dynamic Simulator (FDS) sviluppato dal National Institute of Standards and Technology (NIST). Tale software è stato applicato per la simulazione degli incendi di pozza (pool fire) e per la simulazione della dispersione dei vapori del surrogato Jet A-1 su pista, seguito da un innesco ritardato (flash fire).
Nel caso del pool fire sono state valutate le temperature e i flussi termici radiativi in funzione del tempo e dello spazio. Nel caso della dispersione dei vapori del combustibile in atmosfera è stata invece valutata la frazione molare di combustibile presente nell’aria rispetto alla distanza dal punto sorgente, ed è stata valutata la dimensione della nuvola infiammabile avendo come riferimento il limite inferiore di infiammabilità della miscela in esame.
Il confronto con i dati sperimentali presenti in letteratura, in particolare per il pool fire - nei termini di flusso termico rispetto alla distanza dell’incendio - ha evidenziato una notevole discrepanza con i valori ottenuti dal modello di default di FDS, mentre ha invece confermato la bontà dei risultati ottenuti utilizzando il modello cinetico semplificato – ma di dettaglio - ottenuto in questo lavoro.
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Chávez, Palomino Ronald Eder. « Controlador híbrido PID-Fuzzy baseado na inferência Takagi-Sugeno para a regulação de tensão e de frequência / ». Ilha Solteira, 2019. http://hdl.handle.net/11449/181452.
Texte intégralRésumé :
Orientador: Carlos Roberto MinussiResumo: Nesta pesquisa apresentam-se os principais conceitos gerais de estabilidade elétrica, assim como suas divisões e classificações, onde são desenvolvidas as condições de operação de um sistema elétrico de potência, que são relevantes nos estudos de estabilidade angular do rotor, tensão e frequência. Para os estudos de estabilidade da frequência e de tensão é preciso conhecer os equipamentos como os reguladores de tensão e frequência, em consequência é apresentada a modelagem matemática de vários componentes dinâmicos como o sistema de excitação, estabilizador do sistema de potência (PSS), sistema de regulação de velocidade, sistema de regulação de tensão (AVR), máquina síncrona, turbina a vapor e turbina hidráulica. É necessário a modelagem de eles para projetar seus respectivos controladores. Nesta pesquisa também se faz a introdução ao controlador Fuzzy e controlador PID convencional assim como os métodos de sintonia, depois projetamos um controlador que combine os dois controladores e tenha mais vantagens como o controlador híbrido PID-Fuzzy. Depois de desenvolver a modelagem do regulador de tensão e frequência, fazemos o projeto do controlador PID-Fuzzy, previamente projetado o controle PID. As simulações dos sistemas de regulação de tensão e frequência sem controlador, com controlador PID e com controlador PID-Fuzzy foram realizadas aplicando a ferramenta computacional de Matlab-Simulink no domínio do tempo contínuo e as respostas foram investigadas e discutidas.
Abstract: This research presents the main general concepts of electrical stability, as well as their divisions and classifications, where the operating conditions of an electrical power system are developed, which are relevant in the studies of angular stability of the rotor, voltage and frequency. For frequency and voltage stability studies it is necessary to know equipment such as voltage and frequency regulators, consequently the mathematical modeling of several components is presented as dynamic as the excitation system, power system stabilizer (PSS) , speed regulation system, voltage regulation system (AVR), synchronous machine, steam turbine and hydraulic turbine. We need the modeling of them to design their respective controllers. In this investigation we also do the introduction to the Fuzzy controller and conventional PID controller as well as the tuning methods then we designed a controller that combines the two controllers and has more advantages as the hybrid PID-Fuzzy controller. After developing the modeling of the voltage and frequency regulator, we design the PID-Fuzzy controller, previously designed the PID control. The simulations of the voltage and frequency regulation systems without controller, with PID controller and with PID-Fuzzy controller were performed applying the Matlab-Simulink computational tool in the continuous time domain and the answers were investigated and discussed.
Mestre
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Guarinelo, Júnior Flávio Fernando. « Avaliação termoeconomica de um sistema de cogeração proposto para um polo industrial ». [s.n.], 1997. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265109.
Texte intégralRésumé :
Orientador: Silvia Azucena Nebra de PerezDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-07-23T05:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuarineloJunior_FlavioFernando_M.pdf: 13289619 bytes, checksum: 071272a1f97f1b5a7cc53461f4f94b0e (MD5) Previous issue date: 1997
Resumo: Este trabalho trata da aplicação de conceitos da termoeconomia à um estudo preliminar de um sistema de cogeração baseado em turbina a gás aeroderivativa e caldeira de recuperação, que visa suprir as demandas térmica e elétrica de um pólo industrial situado na cidade de Cabo -PE. É introduzida a análise energética, exergética e termoeconomica, para avaliar as eficiências segundo métodos e critérios específicos à sistemas de potência, para duas situações hipoteticamente admitidas quanto ao nível de geração de eletricidade - com e sem injeção de vapor na turbina a gás, que representam os perfis médios de demanda, segundo o fator de capacidade apresentado. Na análise termoeconôrnica são introduzidos alternativas de financiamento que possibilitam avaliar os reflexos dos custos de capital e combustível na composição dos custos da eletricidade e do vapor, segundo os métodos de alocação passíveis de serem aplicados a sistemas de cogeração. As alternativas de financiamento são ainda submetidas à técnicas conhecidas de análise de investimentos
Abstract: The main purpose of this work is to apply the Thermoeconomics concepts to a preliminary study of a cogeneration system, based on a gas turbine and HRSG, which objects to attend the thermal and electrical demand of an industrial complex, sited in Cabo-PE. The power plant is evaluated on the basis of the First and Second Law. Also the Thermoeconomic analysis, was applied for two hypothetical operation conditions, as regards the leveI of electric power generation - with and without steam injection in the gas turbine, which represents the middle demand outline, according to presented capacity factor. In the thermoeconomic analysis is introduced project finance options generally used in Brasil, what permits an evaluation of capital and fuel costs considering in the electricity and steam costs, according to allocation methods susceptible to be applied in cogeneration systems. The financirtg options, are subjected to known technics of investments analysis
Mestrado
Energia
Mestre em Engenharia Mecânica
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Mukherjee, Sriparna. « Evolution of microstructure and residual stress in disc-shape EB-PVD thermal barrier coatings and temperature profile of high pressure turbine blade ». Master's thesis, University of Central Florida, 2011. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/4989.
Texte intégralRésumé :
A detailed understanding of failure mechanisms in thermal barrier coatings (TBCs) can help develop reliable and durable TBCs for advanced gas turbine engines. One of the characteristics of failure in electron beam physical vapor deposited (EB-PVD) TBCs is the development of instability, named rumpling, at the interface between (Ni, Pt)Al bond coat and thermally grown oxide (TGO). In this study, thermal cycling at 1100[degrees]C with 1 hr dwell time was carried out on 25.4mm disc specimens of TBCs that consisted of EB-PVD coated ZrO[sub2]-7wt.%Y[sub2]O[sub3], (Pt,Ni)Al bond coat, and CMSX-4 Ni-based superalloy. At specific fraction of lifetime, TBCs were examined by electron microscopy and photostimulated luminescence (PL). Changes in the average compressive residual stress of the TGO determined by PL and the magnitude of rumpling, determined by tortuosity from quantitative microstructural analyses, were examined with respect to the furnace thermal cyclic lifetime and microstructural evolution of TBCs. The combination of elastic strain energy within the TGO and interfacial energy at the interface between the TGO and the bond coat was defined as the TGO energy, and its variation with cyclic oxidation time was found to remain approximately constant ~135J/m[super2] during thermal cycling from 10% to 80% thermal cyclic lifetime. Parametric study at ~135J/m[super2] was performed and variation in residual stress with rumpling for different oxide scale thicknesses was examined. This study showed that the contribution of rumpling in residual stress relaxation decreased with an increase in TGO thickness. High pressure turbine blades serviced for 2843 hours and in the as coated form were also examined using electron microscopy and photostimulated luminescence. The difference in residual stress values obtained using PL on the suction and pressure sides of as-coated turbine blade were discussed.; The presence of a thick layer of deposit on the serviced blade gave signals from stress free alpha]-Al[sub2]O[sub3] in the deposit, not from the TGO. The TGO growth constant data from the disc-shape TBCs, thermally cycled at 1100??C, and studies by other authors at different temperatures but on similar EB-PVD coated TBCs with (Pt, Ni)Al bond coat and CMSX-4 Ni- based superalloy were used to determine the temperature profile at the YSZ/bond coat interface. The interfacial temperature profiles of the serviced blade and the YSZ thickness profile were compared to document the variable temperature exposure at the leading edge, trailing edge, suction and the pressure side.ID: 030423389; System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.; Mode of access: World Wide Web.; Thesis (M.S.)--University of Central Florida, 2011.; Includes bibliographical references (p. 90-92).
M.S.
Masters
Mechanical, Materials, and Aerospace Engineering
Engineering and Computer Science
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MOREIRA, Thiago Camargo. « Avaliação da viabilidade técnica do uso do Aço Inoxidável Martensítico 11.3/4Cr-3/4Mo-V em substituição ao Revestimento Duro de CoCr na fabricação de componentes de Turbinas à Vapor ». reponame:Repositório Institucional da UNIFEI, 2017. http://repositorio.unifei.edu.br:8080/xmlui/handle/123456789/733.
Texte intégralRésumé :
Submitted by repositorio repositorio (repositorio@unifei.edu.br) on 2017-04-20T18:15:30Z
No. of bitstreams: 1
dissertacao_moreira_2017.pdf: 4903974 bytes, checksum: a8b2f03138c6f6c3ed8bad8e0286feba (MD5)Made available in DSpace on 2017-04-20T18:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_moreira_2017.pdf: 4903974 bytes, checksum: a8b2f03138c6f6c3ed8bad8e0286feba (MD5) Previous issue date: 2017-03
O Brasil apresenta uma demanda de energia elétrica crescente nas últimas décadas e uma das alternativas para suprir a elevada demanda é o sistema de cogeração de energia, que utiliza em seus ciclos turbinas a vapor. A obtenção de maior eficiência energética depende do aumento da temperatura e pressão de trabalho. As condições de operação de uma turbina a vapor levam a transformações de fases e constituintes do material e que por sua vez alteram as propriedades mecânicas do material. A alta velocidade do vapor na admissão impõe grande desgaste abrasivo e os próprios mecanismos de operação dos componentes levam a necessidade do material em ter uma elevada tenacidade e alta resistência mecânica. Em hastes e cones de válvulas, o material deve possuir elevada resistência ao desgaste abrasivo, além de alta tenacidade, bem como boa resistência à corrosão e à erosão. O aço inoxidável martensítico 11.3/4Cr-3/4Mo-V é empregado nestes componentes e para atender a relação entre elevada resistência a abrasão, elevada tenacidade e alta resistência mecânica, lança-se mão da aplicação dos revestimentos duros de CoCr, aplicado pelo processo de plasma por arco transferido. O revestimento duro de CoCr é importado, o que eleva o custo do componente e consequentemente torna o produto final menos competitivo. Neste sentido, há necessidade de estudos e pesquisas visando à redução de custos sem perda de funcionalidade dos componentes. Foi avaliada a viabilidade técnica de endurecimento do aço inoxidável martensítico 11 3/4Cr-3/4Mo-V por têmpera e revenido em substituição ao recobrimento duro de CoCr. O aço inoxidável martensítico 11 3/4Cr-3/4Mo-V foi caracterizado nas seguintes condições: conforme recebido, com revestimento duro de CoCr e termicamente tratado e simulado sob condição de operação na temperatura de 550 °C por 1000h. A resistência a abrasão do aço inoxidável martensítico 11.3/4Cr-3/4Mo-V termicamente tratado é superior a do aço revestido com revestimento duro de CoCr. A tenacidade e a dureza do aço inoxidável martensítico 11.3/4Cr-3/4Mo-V termicamente tratado e simulado sob condição de operação, é inferior quando comparado com o aço inoxidável martensítico 11.3/4Cr-3/4Mo-V conforme recebido (laminado a quente e recozido).
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Li, Hailong. « Thermodynamic Properties of CO2 Mixtures and Their Applications in Advanced Power Cycles with CO2 Capture Processes ». Doctoral thesis, KTH, Energiprocesser, 2008. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-9109.
Texte intégralRésumé :
The thermodynamic properties of CO2-mixtures are essential for the design and operation of CO2 Capture and Storage (CCS) systems. A better understanding of the thermodynamic properties of CO2 mixtures could provide a scientific basis to define a proper guideline of CO2 purity and impure components for the CCS processes according to technical, safety and environmental requirements. However the available accurate experimental data cannot cover the whole operation conditions of CCS processes. In order to overcome the shortage of experimental data, theoretical estimation and modelling are used as a supplemental approach. In this thesis, the available experimental data on the thermodynamic properties of CO2 mixtures were first collected, and their applicability and gaps for theoretical model verification and calibration were also determined according to the required thermodynamic properties and operation conditions of CCS. Then in order to provide recommendations concerning calculation methods for engineering design of CCS, totally eight equations of state (EOS) were evaluated for the calculations about vapour liquid equilibrium (VLE) and density of CO2-mixtures, including N2, O2, SO2, Ar, H2S and CH4. With the identified equations of state, the preliminary assessment of impurity impacts was further conducted regarding the thermodynamic properties of CO2-mixtures and different processes involved in CCS system. Results show that the increment of the mole fraction of non-condensable gases would make purification, compression and condensation more difficult. Comparatively N2 can be separated more easily from the CO2-mixtures than O2 and Ar. And a lower CO2 recovery rate is expected for the physical separation of CO2/N2 under the same separation conditions. In addition, the evaluations about the acceptable concentration of non-condensable impurities show that the transport conditions in vessels are more sensitive to the non-condensable impurities and it requires very low concentration of non-condensable impurities in order to avoid two-phase problems. Meanwhile, the performances of evaporative gas turbine integrated with different CO2 capture technologies were investigated from both technical and economical aspects. It is concluded that the evaporative gas turbine (EvGT) cycle with chemical absorption capture has a smaller penalty on electrical efficiency, while a lower CO2 capture ratio than the EvGT cycle with O2/CO2 recycle combustion capture. Therefore, although EvGT + chemical absorption has a higher annual cost, it has a lower cost of electricity because of its higher efficiency. However considering its lower CO2 capture ratio, EvGT + chemical absorption has a higher cost to avoid 1 ton CO2. In addition the efficiency of EvGT + chemical absorption can be increased by optimizing Water/Air ratio, increasing the operating pressure of stripper and adding a flue gas condenser condensing out the excessive water.QC 20100819
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Fayeulle, Dominique. « Elaboration et étude de révêtements céramiques à sous-couche d'accrochage cellulaire pour la protection chimique et thermique de composants de turbomachines ». Paris, ENMP, 1989. http://www.theses.fr/1989ENMP0149.
Texte intégralRésumé :
Etude d'un nouveau procédé de fabrication des barrières thermiques fondé sur le dépôt électrophorétique d'une couche métallique (nicraly+ta) pour obtenir des sous-couches d'accrochage par aluminisation en phase vapeur avant la réalisation des barrières thermiques par projection plasma de zircone partiellement stabilisée. On analyse les propriétés des produits réalisés par ce procédé et leur potentiel d'application pour la protection des composants de turbomachines
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FERRARO, RICCARDO. « Implementazione di un processo di calcolo integrato per la simulazione di cicli combinati di piccola e media taglia in ambito industriale ». Doctoral thesis, 2015. http://hdl.handle.net/2158/988209.
Texte intégral
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Ginja, Amândio Marques Jorge. « Projeto de instalação de uma turbina a vapor ». Master's thesis, 2015. http://hdl.handle.net/10316/39089.
Texte intégralRésumé :
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraO objetivo deste trabalho é apresentar todas as fases do Projeto de Instalação de uma Turbina a Vapor. A metodologia seguida no trabalho segue, aproximadamente, o desenvolvimento cronológico dos trabalhos executados ao longo de todo o projeto, realçando os objetivos específicos, dificuldades e resultados mais relevantes, enquadrando-os, sempre que possível, com as melhores práticas descritas em normalização de referência aplicável, como garantia de qualidade na instalação da turbina. Com este trabalho procura-se contribuir para a partilha de experiências, dificuldades e alguns resultados obtidos, associadas a projetos estratégicos da indústria Portuguesa, que permitam a prevenção de erros e a melhoria contínua de processo de Gestão de Projetos: desde o estudo inicial, às fases de pré-manutenção e avaliação de resultados.
The objective of this paper is to present all stages of installation project of a Steam Turbine. The methodology used in the work follows approximately the chronological development of the work performed throughout the project, highlighting the specific objectives, difficulties and most relevant results, framing them, whenever possible, with the best practices described in the reference standards applicable, needed for a quality assurance in the turbine installation. This work seeks to contribute up to share experiences, difficulties and some results, associated with strategic projects of Portuguese industry, enabling the prevention of errors and continuous improvement of project management process: from the initial study till the stages related to pre-maintenance and evaluation of results.
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Ferreira, Rúben Dinis Gonçalves. « Aumento da produção de energia de uma turbina de vapor numa Central Termoeléctrica ». Master's thesis, 2016. http://hdl.handle.net/10400.26/16675.
Texte intégralRésumé :
Um dos obstáculos cada vez mais comuns na evolução do ser humano é satisfazer as
necessidades energéticas para as suas actividades do quotidiano. A água, sendo um dos
compostos mais abundantes do planeta e, portanto, de fácil obtenção, é um recurso
regularmente utilizado na forma de vapor em vários tipos de indústrias para efeitos de
aquecimento, produção de energia eléctrica e outros processos.
Este projecto apresenta uma intervenção no espaço de uma central termoeléctrica com
um intuito de aumentar o fornecimento de vapor ao sistema para uma produção adicional de
energia eléctrica.
O vapor sobreaquecido, no seu estado termodinâmico, possui alto conteúdo de energia
por unidade de massa. Mesmo no caso do vapor saturado as relações de temperatura e pressão
de saturação permitem a sua utilização como fonte de calor a temperaturas médias com
pressões de trabalho toleráveis. Contudo, os equipamentos e sistemas térmicos que utilizam
este recurso nem sempre estão dotados, tecnicamente, para um aproveitamento máximo de
energia dos diversos processos e é neste aspecto que o presente trabalho intervém.
Apesar da existência actual de equipamentos como solução para este tipo de
problemas, este trabalho focar-se-á no processo prático de análise, dimensionamento e
instalação dos sistemas necessários para o aumento de produção de energia eléctrica de uma
turbina de vapor, desde o circuito de fluidos à recuperação de calor, e a sua coexistência na
infra-estrutura da central termoeléctrica.
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Spínola, João Miguel Barros. « Estudo de Micro-Turbinas de vapor do tipo scroll ». Master's thesis, 2011. http://hdl.handle.net/10316/20144.
Texte intégralRésumé :
Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica (Engenharia e Ambiente), apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraEsta dissertação é dedicada ao estudo de turbinas scroll para um projecto de I&D de uma caldeira doméstica a gás de micro-cogeração baseada no ciclo de Rankine. Começa-se por evidenciar os tipos de turbinas scroll que existem e os seus princípios de funcionamento. Prossegue-se com o estudo da geometria das volutas. No capítulo da Cinemática foi estudado, sob duas perspectivas diferentes, o trajecto de uma massa de vapor através da turbina scroll. Como complemento, apresenta-se uma figura que explica o ciclo de trabalho de forma esclarecedora e enriquecida relativamente à bibliografia. Descrevem-se, ainda, os principais mecanismos de fugas de vapor das várias câmaras, que afectam significativamente a eficiência energética da turbina. A dinâmica da turbina é alvo de um estudo mais complexo, no capítulo correspondente, envolvendo um modelo físico-matemático desenvolvido e validado para uma turbina comercial particular, por Wang et al. (2011a,b). Por fim, com o objectivo de definir e analisar as grandezas e curvas características e de propor a definição de vários rendimentos para a turbina, recorreu-se a experiências realizadas por Wang et al. (2011b).
The main objective of this work is the study of a scroll turbine for an R&D of a domestic boiler CHP based on the Rankine cycle. This work begins by highlighting the types of scroll turbine, their operating principles and also the geometry of the scrolls. The Chapter 3 was studied under two different perspectives, which included the study of the route of a mass steam through the scroll turbine and then, as a complementary perspective, it is presented a figure that explains all operating turbine cycle. It also describes the main mechanisms of vapor leakage from the various turbine cameras that significantly affect the turbine efficiency. The dynamics of the turbine is a subject to a more complex study, involving the analysis of a mathematical model developed by Wang et al (2011a,b) for a given turbine. Ultimately, the approach developed by Wang et al (2011b) to define and analyze the magnitude, characteristic curves and efficiency of scroll turbines was used.
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Ferreira, Inês Salomé Santos. « Aproveitamento Energético : Otimização do Funcionamento da Turbina da Bresfor, S.A ». Master's thesis, 2019. http://hdl.handle.net/10773/27478.
Texte intégralRésumé :
A realização desta dissertação ocorreu em ambiente empresarial, na Bresfor, S.A.. Esta empresa está sediada na Gafanha da Nazaré, Ílhavo, e dedica-se à produção de formol e UFC e ao fabrico de resinas, essencialmente, UF e MUF.
O foco desta dissertação baseia-se em dois problemas com que a empresa se depara atualmente: a má qualidade do vapor produzido e a incapacidade do seu aproveitamento total para a produção de energia elétrica. Assim, os objetivos desta dissertação passam por, inicialmente, avaliar o funcionamento da EAD, que trata, por permuta iónica, água proveniente de três furos. Além disto, caraterizar a água bruta, desmineralizada e o vapor, propondo-se uma solução para melhorar a qualidade do vapor a montante da turbina. Outras alternativas foram propostas, tais como: o aproveitamento das purgas dos E-2/1 a E-2/4; a utilização da água da rede para produzir água desmineralizada e a implementação de uma pré-tratamento à água do furo. Numa segunda fase, integrar energeticamente a FF1, redirecionando o vapor que aqui deixa de ser utilizado para a produção de energia. Por último, quantificar o vapor não aproveitado nesta produção, por incapacidade da turbina, de modo a avaliar a possibilidade de investimento numa outra com maior capacidade.
Para isto, estudaram-se os circuitos de água e de condensados e vapor da empresa, recolheram-se amostras de água de vários pontos, para serem analisadas, mediram-se parâmetros como ferro, sílica e condutividade, monitorizando-se, ainda, este último nos E-2/1 a E-2/4. Além disto, recorreu-se às equações de transferência de calor com o intuito de estimar o vapor que é consumido nas necessidades de aquecimento da instalação.
No final desta dissertação podem ser tecidas algumas conclusões sobre o trabalho desenvolvido. Assim, conclui-se que a Bresfor tem um custo de 0,878 €/m3 na produção de água desmineralizada. Também se conclui que, apesar da EAD ser eficaz na remoção da sílica, esta aparece no vapor devido ao inadequado controlo de condutividade nos E-2/1 a E-2/4, podendo ser corrigido pela instalação de condutivímetros nestes equipamentos, realizando-se, assim, um controlo em linha. O aproveitamento das purgas permite uma poupança anual de cerca de 40500€, sendo que as alternativas à utilização atual da água do furo mostraram-se inviáveis: no caso da água da rede, pelo facto da sua aquisição se mostrar 2,5 vezes superior ao custo do tratamento da água desmineralizada e no caso do pré-tratamento, devido à água dos furos apresentar uma reduzida dureza total. Em relação ao vapor não aproveitado, atualmente, este corresponde a 1,35x104 ton/ano, o que se traduz em 198700 €/ano que a empresa está a desperdiçar. Neste sentido, deverá ser pensada a possibilidade de substituir a turbina atual, de 1,4 MW, por uma de 1,6 MW, sendo esta última capaz de aproveitar o vapor excedentário, melhorando, assim, a eficiência energética da instalaçãoThis dissertation was carried out in a business environment, in Bresfor, S.A. This company’s headquarters is in Gafanha da Nazaré, Ílhavo, and is dedicated to the production of formaldehyde and UFC and to the manufacture of resins, mainly UF and MUF. This dissertation is focused on two problems that the company is currently facing: the poor quality of the produced steam and the inability of its complete use to produce electric energy. Thus, the objectives of this dissertation are, firstly, to evaluate the functioning of the EAD, which treats water from three wells, through ion exchange. In addition, characterize the raw and demineralized water and the steam, proposing a solution to improve the steam quality upstream of the turbine. Other alternatives were purposed: the use of E-2/1 to E-2/4 purges; the use of mains water to produce demineralized water and the implementation of a pretreatment to the water from the wells. In a second phase, integrate FF1 energetically, redirecting the steam that is no longer used for energy production. Finally, quantify the unused steam, due to turbine incapacity, in order to evaluate the possibility of investing in another one with higher capacity. For this, the water and the condensate and steam circuits of the company were studied. Water samples were collected from several points, to be analysed. Also, parameters such as iron, silica and conductivity were measured, which the latter was monitored in E-2/1 to E-2/4. Besides this, heat transfer equations were used to estimate the steam that is consumed in the heating needs of the installation. At the end of this dissertation, some conclusions about the work can be presented. Thus, it is concluded that Bresfor has a cost of 0,878 €/m3 in the production of demineralized water. It is also concluded that, although EAD is effective in the removal of silica, it appears in the steam due to the inadequate conductivity control in the E-2/1 to E-2/4. This can be corrected by the installation of conductivity meters in these equipments, performing an on-line control. The use of the purges allows an annual saving of around 40500 €, and the alternatives to the current use of water from the wells have proved to be unviable. The mains water is impracticable, since its acquisition is shown to be 2,5 times higher than the cost of treatment of demineralized water. And the pre-treatment, due to the water of the wells has a reduced total hardness. In relation to unused steam, currently corresponds to 1,35x104 ton/year, which translates into 198700 €/year that the company is wasting. In this sense, the possibility of replacing the current 1,4 MW turbine with a 1,6 MW turbine should be considered, the latter being able to take advantage of surplus steam, improving the energy efficiency of the facility
Mestrado em Engenharia Química
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Murmanskii, Ilia. « Improvement and design of ejectors for steam turbines and chillers ». Doctoral thesis, 2019. http://hdl.handle.net/2158/1173185.
Texte intégralRésumé :
• The correlation between the geometrical parameters, performance characteristics and purpose (for condensation or cogeneration turbines) of multistage steam-driven ejectors has been identified and summarized. The analysis was based on a study of 24 serial ejectors analyzing the position of the “effective cross section” (in which the entrained mixture reaches or passes the speed of sound), the ejector’s general geometric parameter (the ratio of the areas of critical sections of the mixing chamber and the nozzle), various values of the axial position of the nozzle, the distribution of compression ratios in multistage ejectors and changes in the critical diameters of nozzles in the ejector’s stages.
• A specific methodology for the design and calibration of calculations for multistage steam-driven ejectors was developed based on the analysis and synthesis of the results of industrial tests, a summary of the geometric characteristics of serial ejectors and numerical simulation. The methodology for the design and calculation was refined in order to reduce the consumption of working steam, to determine the position of the “effective cross section”, to choose the main geometrical parameter of the ejector and to distribute the degrees of compression over the ejector’s stages. The developed methodology for the calibration calculation allows one to determine the characteristics of the ejector stages with the given geometric dimensions of jet devices and the flow shares of the steam condensing in the intermediate coolers.
• A gas-dynamic effect of a significant change in the pressure of the steam-air mixture in the ejector’s intercoolers was detected. Compared with the inlet pressure, the pressure of the steam-air mixture at the outlet from the coolers decreases by ΔР = 1.0 ... 4.0 kPa or increases by ΔР = 1.0 ... 8.6 kPa. A physico-mathematical model has been developed that describes the effect of pressure increase as a pressure leap in a two-phase, two-component medium formed at the inlet to the heat exchanger.
All major scientific results have been confirmed experimentally.
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Marques, Romeu Cardoso. « Diagnóstico de Avarias e Manutenção Condicionada do Alternador de uma Turbina a Vapor AEG por Análise dos Sinais de Vibração ». Master's thesis, 2012. http://hdl.handle.net/10316/20581.
Texte intégralRésumé :
Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica na Especialidade de Energia e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O presente trabalho foi realizado durante um estágio profissional em engenharia de manutenção nas instalações fabris da empresa Celtejo SA. Esta empresa tem como objetivo principal a produção de pasta de papel. O trabalho tem por base a análise de vibrações e o seu enquadramento na manutenção. Numa primeira fase, procurou-se entender o comportamento do mecanismo de produção de energia, constituído por uma turbina a vapor AEG, um redutor e um alternador. O alternador apresentava vibrações anormais, numa das direções (axial). Deste modo, procurou-se efetuar uma equilibragem do alternador numa tentativa de baixar as vibrações e assim tentar descobrir a origem das mesmas. Numa segunda fase, tentou-se compreender o sistema de monitorização do conjunto e efetuar uma proposta para um novo sistema, de modo a ser mais fácil detetar possíveis falhas futuras.
Abstract The main objective of this document is to show the work developed in internship in maintenance engineering in the company's manufacturing facilities Celtejo SA. This company has as main goal, the production of pulp paper. The work is based on vibration analysis framework and its maintenance. Initially, we tried to understand the behaviour of the mechanism of energy production, comprising a steam turbine AEG, a gear unit and an alternator. The alternator had abnormal vibrations in one direction (axial). We tried to perform a balancing of the alternator in an attempt to lower the vibrations and try to find out the origin. A second step, we attempted to understand the whole monitoring system and make a proposal for a new system, to be easier to detect possible future failures.
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Faria, Rui Jardim de. « Impacto de um STATCOM num sistema elétrico com cogeração ». Master's thesis, 2015. http://hdl.handle.net/10400.26/10476.
Texte intégralRésumé :
Neste trabalho é apresentado um estudo do impacto de um sistema de compensação num sistema elétrico com cogeração perante perturbações ao nível da tensão. Para tal, será analisada a utilização de um sistema do tipo compensador síncrono estático (STATCOM). Neste contexto será abordada a evolução deste sistema, assim como as suas metodologias de controlo e aplicabilidades. O sistema elétrico que será estudado tem a particularidade de englobar um ciclo de cogeração, composto por uma turbina a vapor e uma máquina síncrona, onde se constata que o compensador síncrono estático irá atenuar as perturbações associadas à tensão. Neste caso de estudo, o sistema será integrado no nível da média tensão onde se encontra conectada a cogeração. São apresentados os vários ciclos de cogeração, assim como a implementação do compensador síncrono estático numa instalação com cogeração. Tendo por objetivo verificar o comportamento do sistema elétrico em estudo com o dispositivo STATCOM, serão apresentados diversos resultados de simulação.
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Araújo, Bruna Carolina Castro Pereira. « Substitution of a conventional Gas Turbine by a HT-PEMFC APU ». Master's thesis, 2019. http://hdl.handle.net/10400.6/8568.
Texte intégralRésumé :
improvements in fuel economy and emissions of these vehicles directly depend on the type and operating
point of the APU. These improvements should not only concern reducing operating and maintenance
costs, but also emissions and noise. Improving an APU is, therefore, an important issue for all those directly
or indirectly associated with an airport.
This work deals with a High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell (HT-PEMFC) APU system
used as a case study and suggested as a more sustainable alternative for the Airbus A320. Consequently,
there are three main goals for this work, where the study and implementation of operational measures in
a software tool using MATLAB is the key to accomplishing them.
The first objective is to analyze several parameters of a HT-PEMFC, in order to predict the behavior of
the fuel cell as a stack. In addition, since the operation of the stack depends on the fuel supplied to the
system, which in this case is methane, and that methane cannot be directly fed to the HT-PEMFC, a previous
fuel process is necessary. Therefore, Methane Steam Reforming and Water Gas Shifting processes are
implemented to produce a hydrogen-rich gas with a low percentage of carbon monoxide. The maximum
output power of this methane-supplied system is estimated at 250 kW for an operating temperature of
180ºC under 1.5 atm of pressure. The overall energy and exergy efficiencies achieved for this system are
41.29 % and 39.95 %, respectively.
The second objective is to perform the thermodynamic analysis of HT-PEMFC APU based on the first
and second laws of thermodynamics. The mass, energy, entropy, and exergy balance equations are written
and applied to the system and its components. The irreversibilities occurring in different devices of
the integrated system are investigated through the exergy destruction analysis in those units. The units
with the most significant exergy destruction are associated with the chemical reactions that occur in them.
The ultimate goal is to find the breakeven weight between the additional weight of the HT-PEMF proposed
system and the fuel saved due to higher efficiency of the system. Moreover, it compares the emissions of
the conventional APU and the HT-PEMFC systems, during a flight from Porto to Frankfurt carried out by
an Airbus A320.
Finally, the results of this research are very encouraging, and even though its fuel consumption saving
potential is unlikely to be achieved in a real-world scenario due to the nature and unpredictability of air
traffic, it is an attractive solution for countries facing ever stronger legislation to ensure cleaner air and a
more sustainable future.Uma Unidade Auxiliar de Energia (APU) é um sistema bastante utilizado na produção de energia elétrica em aeronaves. Alcançar melhorias na economia de combustível desses veículos depende diretamente do tipo e do ponto de operação da APU. Essas melhorias devem estar focadas não só na redução dos custos de operação e manutenção, mas também na redução ou até mesmo eliminação de emissões e ruídos. A evolução de uma APU é, portanto, uma questão importante para todos aqueles que direta ou indiretamente estão associados a um aeroporto. Este trabalho aborda um sistema APU de uma célula de combustível de membrana polimérica de troca protónica de alta temperatura (HT-PEMFC) usado como caso de estudo e sugerido como uma alternativa mais sustentável para o Airbus A320. Por conseguinte, existem três objetivos principais para este trabalho, onde o estudo e a implementação de medidas operacionais de uma ferramenta de software através do MATLAB é a chave para realizá-las. O primeiro objetivo é analisar vários parâmetros de um HT-PEMFC, a fim de prever o comportamento da célula. Além disso, uma vez que a operação da pilha depende do combustível fornecido ao sistema, que neste caso é o metano, e que este não pode ser diretamente alimentado ao HT-PEMFC, é necessário o processamento do combustível. Para isso é feita uma Reforma de Metano a Vapor e uma Reação de Deslocamento de Água a fim de produzir um gás rico em hidrogénio e com uma baixa percentagem de monóxido de carbono. A máxima potência de saída deste sistema fornecido com metano é estimado em 250 kW para uma temperatura de operação da célula de 180? e sob uma pressão de 1.5 atm. As eficiências globais de energia e exergia alcançadas para este sistema são de 41.29 % e 39.95 %, respetivamente. O segundo objetivo é realizar a análise termodinâmica do sistema HT-PEMFC APU baseada na primeira e segunda leis da termodinâmica. As equações de balanço de massa, energia, entropia e exergia são escritas e aplicadas ao sistema e a cada um dos seus componentes. As irreversibilidades ocorridas nas diferentes unidades do sistema integrado são investigadas através da análise de exergia destruída nessa unidade. Deste modo, as unidades com maior destruição exergética estão associadas às reações químicas que nelas sucedem. O último objetivo tem como função encontrar o ponto de equilíbrio entre o aumento de peso do sistema proposto (HT-PEMFC APU) e o combustível economizado devido à sua maior eficiência. Visa ainda comparar as emissões de gases de escape entre os dois sistemas, para um mesmo voo realizado por um Airbus A320 entre Porto e Frankfurt. Finalmente, os resultados desta pesquisa são muito encorajadores, e mesmo que o seu potencial de economia seja improvável de ser alcançado num cenário real devido à natureza e imprevisibilidade do tráfego aéreo, é uma solução atraente para países que enfrentam uma legislação cada vez mais forte e, deste modo, garantir um ar mais limpo e um futuro mais sustentável.