El fluido de trabajo de un ORC

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[pic 6]

Laboratorio N°X

“Nombre de la experiencia^[a]”

Contenido

Introducción.        6

Objetivos.        7

Marco teórico.        8

Desarrollo.        10

Conclusión.        12

Referencias.        13

Introducción.^[c]

• Ejemplo de introducción:

Debido al continuo aumento en la población mundial acoplado a las elevadas tasas de crecimiento en el desarrollo científico-técnico de la sociedad; la energía se ha convertido en el tema más relevante desde el pasado siglo, siendo un factor clave en la industria y procesos básicos de un país. Los altos y fluctuantes valores del precio del petróleo han provocado constantes cambios en la matriz energética de cada país, sobre todo desde la crisis del petróleo en los años 70. Sumado a ello, desde hace una década se han acrecentado las consecuencias ambientales y sociales del descontrolado desarrollo. Según Pethurajan et al. (2018), de la energía total empleada en la industria, los desechos de calor representan el 50%, con un bajo rango de temperaturas entre 120°C y 350°C. Los Ciclos de Rankine Orgánicos (ORC) son una alternativa muy atractiva para extraer la energía disponible de estos gases y así producir pequeñas cantidades de energía del orden 10 MW de energía eléctrica (Rahbar et al. 2017).

Desde el punto de vista de su aplicación, el ORC se ha implementado como alternativa de recuperación de energía desde diferentes fuentes de calor residual (Jimenez-Arreola et al. 2018)^[d], desde la combustión de biomasa (Colantoni et al. 2019), energía solar (Ortiz et al. 2019) y desde salmueras geotérmicas (Ebadollahi et al. 2019) contribuyendo al desarrollo del sector de energías renovables (Macchi 2017, Dai et al. 2019).

En esta experiencia de laboratorio…^[e]…

Objetivos.^[f]

• Se presentan los objetivos a desarrollar en la experiencia de laboratorio.

Marco teórico. ^[g]

• Ejemplo de marco teórico:

El fluido de trabajo de un ORC es uno de los parámetros clave en su diseño, tanto desde el punto de vista de su viabilidad técnica como económica, ya que no solo afecta a la eficiencia del sistema, sino también al tamaño de los componentes, el diseño del expansor y a la seguridad del sistema, entre otros (Bell y Lemmon 2017).

Las variables que influencian el desempeño de un ORC saturado, en función del fluído de trabajo, son la complejidad molecular (identificado por el número de átomos), la temperatura crítica y la masa molar, ahora bien, la elección del fluido dependerá de diferentes criterios, tales como la estabilidad térmica y compatibilidad con materiales de construcción, costos, impacto ambiental y seguridad, donde cabe señalar que se considera la inflamabilidad e índices de potencial agotamiento del Ozono (ODP) y potencial de calentamiento global (GWP). En la figura 1^[h] se muestras diferentes tipos de fluidos orgánicos en términos de índice de inflamabilidad y GWP (Astolfi et al. 2017, Dai et al. 2019).

Desde el punto de vista de las propiedades del fluido, Wang et al. (2018) llegaron a la conclusión que, existe una relación entre la eficiencia limitada de ORC (temperatura de evaporación reducida de 0.9) y la temperatura crítica del fluido de trabajo, además de que cuando aumenta el grado de sobrecalentamiento, la eficiencia de ORC del fluido seco disminuye y el fluido húmedo aumenta linealmente, mientras que la variación del fluido de trabajo isotrópico permanece constante y finalmente si las temperaturas reducidas de dos fluidos de trabajo diferentes son iguales, las eficiencias correspondientes también son iguales, lo anterior acorde a un nuevo enfoque denominado método de separación de ciclo termodinámico.

[pic 7]

Figura 1: ^[i]Fluidos orgánicos comúnmente usados en ORC en función de su potencial de calentamiento global (GWP) e índice de inflamabilidad (0; no inflamable, 4; extremadamente inflamable). H/F es el radio entre átomos de Hidrógeno y átomos de Flúor.HFC; Hidrofluorocarbonos (Astolfi et al. 2017).

Descripción de la experiencia, equipos e instrumentos utilizados y ecuaciones.^[j]...............

• Ejemplo descripción de ecuaciones:

1. Entrada de trabajo al compresor:^[k]

                                                                                                                             (1)^[l][pic 8]

1. Efecto refrigerante del evaporador:

                                                                                                                               (2)[pic 9]

Desarrollo.

• Estructura del ítem ^[m]“desarrollo^[n]”:

1. Datos.

1. Mediciones

1. Memoria de calculo^[o]

• Ejemplo de memoria de calculo

Con h2 y h1 como datos, es posible calcular la entrada de trabajo al compresor. De ecuación 1, se tiene:

[pic 10]

[pic 11]

1. resultados

Tabla 3: Resultados.

[pic 14]

Gráfico^[p] 1: Entrada de trabajo al compresor.

Conclusión.

• Se discuten los resultados mas relevantes obtenidos de la experiencia y calculo.

Referencias^[q].

1. Astolfi, M., Macchi, E., Pierobon, L. (2017). In: Organic rankine cycle (ORC) power systems: technologies and applications. Chapter 7: Thermodynamic and tecnoeconomic optimization of Organic Rankine Cycle systems. Woodhead Publishing. 173 – 246 pp

1. Bell, I., Lemmon, E. (2017). In: Organic rankine cycle (ORC) power systems: technologies and applications. Chapter 4: Organic fluids for Organic Rankine Cycle systems: classification and calculation of thermodynamic and transport properties. Woodhead Publishing. 91 – 119 pp.

1. Colantoni, A., Villarini, M., Marcantonio, V., Gallucci, F., & Cecchini, M. (2019). Performance Analysis of a Small-Scale ORC Trigeneration System Powered by the Combustion of Olive Pomace. Energies, 12(12), 2279.

1. Jiménez-Arreola, M., Pili, R., Wieland, C., & Romagnoli, A. (2018). Analysis and comparison of dynamic behavior of heat exchangers for direct evaporation in ORC waste heat recovery applications from fluctuating sources. Applied energy, 216, 724-740

1. Macchi, E. (2017). In: Organic rankine cycle (ORC) power systems: technologies and applications. Chapter 1: Theoretical basis of the Organic Rankine Cycle. Woodhead Publishing. 3 – 24 pp.

1. Pethurajan, V., Sivan, S., & Joy, G. C. (2018). Issues, comparisons, turbine selections and applications – An overview in organic Rankine cycle. Energy Conversion and Management, 166(October 2017), 474–488. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.04.058

1. Rahbar, K., Mahmoud, S., Al-Dadah, R. K., Moazami, N., & Mirhadizadeh, S. A. (2017). Review of organic Rankine cycle for small-scale applications. Energy Conversion and Management, 134, 135–155. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.12.023

1. Wang, Y., Zhao, J., Chen, G., Deng, S., An, Q., Luo, C., & Alvi, J. (2018). A new understanding on thermal efficiency of organic Rankine cycle: Cycle separation based on working fluids properties. Energy conversion and management, 157, 169-175

FORMATO INFORME DE LABORATORIO – LABORATORIO DE TERMOFLUIDOS- UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO

[a]El nombre de la experiencia debe estar entre comillas

[b]Las paginas deben estar numeradas

[c]La introducción debe presentar un breve contexto teórico, el cual debe estar referenciado según fuentes bibliográficas validas, tales como, libros, artículos científicos, etc; no se puede citar la guía de laboratorio. Se deben utilizar a lo menos dos referencias. Además, debe contener una descripción de los resultados esperados de la experiencia.

La introducción debe tener mínimo tres párrafos.

[d]Las citas están ejemplificadas en rojo.

Deben estar citadas según norma APA

[e]Entrega contexto respecto a la experiencia de laboratorio y descripción de resultados esperados

[f]Los objetivos se encuentran en la guía de laboratorio

[g]Investigar en no mas de dos paginas, los conceptos teóricos y equipos utilizados.

Todo debe estar debidamente referenciado, utilizando a lo menos dos citas.

[h]Si presenta figuras, tablas o graficos, referirse a ellas según su denominación numérica

[i]Las figuras deben estar centradas, descritas y referenciadas según norma APA como se indica en ejemplo

[j]Se debe describir el procedimiento realizado en laboratorio, los equipos e instrumentos utilizados y las ecuaciones.

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