Simulación de condiciones de operación y fluidos de trabajo para ciclos Rankine orgánicos

• Hernández-Fernández, Nerio José ^[1] ; Zumalacárregui-de Cárdenas, Lourdes ^[2] ; Pérez-Ones, Osney ^[2]
  1. [1] ISS International-Integrated Service Solutions, Ciudad Panamá
  2. [2] Universidad Tecnológica de La Habana “José Antonio Echeverría”, CUJAE, La Habana
• Localización: Revista de Investigación Desarrollo e Innovación: RIDI, ISSN 2027-8306, ISSN-e 2389-9417, Vol. 10, Nº. 2, 2020 (Ejemplar dedicado a: Enero-Junio), págs. 349-358
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Simulation of operating conditions and working fluids for organic Rankine cycles
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo se comparan condiciones de operación para diferentes fluidos en ciclos de Rankine orgánicos, que utilicen energías de bajo grado. Los fluidos estudiados fueron: R152a (1,1-difluroetano), R-290 (propano), R-600a (2-metilpropano o isobutano), R-744 (dióxido de carbono), y R-1270 (propileno). Se realizó la simulación del ciclo de Rankine orgánico y de sus modificaciones: ciclo con recalentamiento intermedio, ciclo de regeneración y ciclo con recalentamiento y regeneración. Se usó el simulador de procesos HYSYS v3.2. Los mejores resultados se alcanzaron para el ciclo con regeneración, aunque los rendimientos térmicos fueron inferiores al 10%. Se simularon condiciones de operación que permitieran superar este valor, lo cual se logró con el refrigerante R-600a en el ciclo Rankine con regeneración, que opere entre 3 500 kPa y 150 ºC a la entrada de la turbina, y 700 kPa en el condensador. Con ello se obtiene un rendimiento térmico de 15,33% y se producen 7,11 kW de potencia eléctrica.

  • English

    Operating conditions for different fluids in Organic Rankine Cycles using low grade energies were compared. The following fluids were used: R152a (1,1-difluroethane), R-290 (propane), R-600a (2-methylpropane or isobutane), R-744 (CO2) y R-1270 (propylene). Simulation with HYSYS v3.2 was used to support the research. Organic Rankine cycle was studied. Also, the following modifications were studied: reheating, regeneration and reheating-regeneration. Regeneration cycle showed the best results, however, thermal efficiencies were lower than 10%. Operating conditions were simulated in order to increase this value. It was determined that the fluid that presented the best behavior was the R-600a refrigerant, using a Rankine with regeneration cycle operating between 3 500 kPa and 150 ºC at the turbine entrance and 700 kPa in the condenser. A thermal efficiency of 15.33 % was obtained and 7.11 kW of electric power can be produced.