XXIV Congresso de Iniciação Científica
Modelagem transiente da operação de uma caldeira de recuperação com dois níveis de pressão para ciclo combinado
Fabrício Mamede Lima da Silva (aluno-autor), José Antônio Perrella Balestieri (orientador), Maurício
Araújo Zanardi (co-orientador) – Campus de Guaratinguetá, Engenharia Mecânica.
E-mail: mamede.fabricio@hotmail.com (bolsista FAPESP).
Palavras Chave: caldeira de recuperação, modelagem transiente.
Introdução
A principal vantagem de uma planta de ciclo combinado é a sua efetiva utilização de energia através da recuperação do calor fornecido ao fluido na turbina a gás. Isso é feito pela caldeira de recuperação de calor, que desenvolve um papel fundamental no ciclo e, por isso, prever sua operação é muito importante. Tal operação é diretamente afetada pela condição do gás de exaustão da turbina a gás.
Fig. 1 – caldeira de recuperação 2P
A proposta deste trabalho é estudar o comportamento transiente da unidade inferior de um sistema como o da figura acima, quando a unidade superior é submetida a uma redução de carga cujas alterações são previamente fornecidas, de acordo com o artigo-base de Kim; Park; Ro (2001) usado na pesquisa. Para tanto, serão aplicadas e resolvidas por métodos numéricos as equações diferenciais de conservação de energia, continuidade e transferência de calor.
Resultados e Discussão
A seguir, as variações das condições do vapor na saída da caldeira. O índice 2 foi usado para indicar o ponto de saída da parte de alta pressão.
Fig. 2 – variação da temperatura do vapor
Na figura 2, a temperatura apresenta este comportamento devido à variação temporal da quantidade de calor fornecida pelo gás de exaustão da turbina a gás, já que sua temperatura e vazão variam conforme informações fornecidas pelo artigo- base.
Fig. 3 – variação da vazão mássica do vapor
A vazão mássica do vapor nesse ponto sofre inicialmente uma forte oscilação durante os primeiros 50 segundos, até que atinja o mesmo valor do regime permanente.
Conclusões
A modelagem mostrou-se eficaz quanto ao tempo de estabilização dos sistemas, isto é, uma alteração de 40 segundos na unidade superior resultou em um estado transitório de mais de 200 segundos na unidade inferior, como pode ser visto no gráfico da temperatura. Isso devido à inércia térmica do sistema. Comparando-se os resultados com os apresentados pelo artigo-base, observam-se discrepâncias no comportamento da temperatura e da vazão mássica em relação ao tempo.
Possivelmente, isso ocorreu pela falta inicial de dados dimensionais inerentes ao problema, onde vários valores foram estimados e pela adoção de hipóteses diferentes das do artigo-base.
Agradecimentos
Agradecimentos ao meu orientador e co- orientador pelo conhecimento transmitido, pelo constante apoio e motivação.
____________________
1 KIM, T.S.; PARK, H.J.; RO, S.T. Characteristics of transient operation of dual-pressure bottoming system for the combined cycle power plant.Applied Thermal Engineering, v. 26,p. 905-918, 2001.
2 DECHAMPS, P.J. Modelling the transient behavior of heat recovery steam generators.Proc. Instn. Mech. Engrs., Part A, Journal of Power Energy, v. 209, p. 209-265, 1995.
