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Título : Análisis de la geometría y del rendimiento de una turbina de flujo radial para el estudio de fluidos de trabajo en un ciclo orgánico Rankine usando distintos recursos renovables de baja entalpía (Solar-Biomasa-Geotérmica)
Autor : Moya Pinta, Diego Armando
Almache Jiménez, Alex Andrés
Palabras clave : TURBINA DE FLUJO RADIAL
RECURSOS RENOVABLES DE BAJA ENTALPÍA
BIOMASA
GEOTÉRMICA
POTENCIA TÉRMICA
FLUIDO DE TRABAJO
TURBINA
ANSYS
SOFTWARE DE DISEÑO Y ANÁLISIS
Fecha de publicación : 2018
Editorial : Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Resumen : The present experimental project is focused on studying the renewable resources available in the province of Tungurahua (solar-biomass-geothermal). The project is based on determining the characteristics of each renewable resource for using within a Rankine Organic Cycle. In order to take advantage of its energy potential for micro generation, by using a radial flow turbine. And the use of computer tools, such as the ANSYS Software Academic and the EES Software Academic, with the purpose of simplifying the analysis and obtaining reliable results. First, the Rankine Organic Cycle analysis was performed using different configurations in the cycle. For instance, the use of a single renewable resource, such as heat source inside of evaporator. In addition to this, it was carried out the hybridization of renewable resources, by using one and two heat sources to preheat the working fluid before arriving to the evaporator in order to increase the thermal performance of the cycle and its power. The thermal power for being used as a heat source was determined by taking advantage of the daily global irradiation on the surface of the Tungurahua province for the solar resource. In the case of the biomass resource, the quantity of biomass resource transformed to biogas was determined, through the treatment of sludge available in the wastewater treatment plant of Ambato city, located in the Las Viñas place. Finally, for the geothermal resource the use of geothermal water available in the thermal sources of the "Virgin" in Baños de Agua Santa city was determined. In the thermodynamic study of the cycle, three different working fluids, determined by the temperature of the renewable resource were used. Likewise, the mass flow of these was calculated for each configuration of the cycle in order to obtain data such as pressures, enthalpies and temperatures at each point of the cycle. It is worth mentioning that the EES software Academic was used for this analysis, since it has a large base of thermo-physical properties of different working fluids. Moreover, different geometries of radial turbines were analyzed. These geometries were sized and designed using tools available in the ANSYS software Academic. Also, this software allowed us to perform the analysis of different working fluids in each geometry by simulating them. Obtaining results such as the power of the turbine; pressures, temperatures and kinetic energy of turbulence in the blade of the turbine.
Descripción : El presente proyecto experimental está enfocado en estudiar los recursos renovables disponibles en la provincia de Tungurahua (solar-biomasa-geotérmica). El proyecto se basa en determinar las características de cada recurso renovable para su uso dentro de un Ciclo Orgánico Rankine. Con el fin de aprovechar su potencial energético para micro generación, mediante el uso de una turbina de flujo radial. Además, se aprovecha el uso de herramientas informáticas, como el Software ANSYS Académico y el Software EES Académico, con la finalidad de simplificar el análisis y obtener resultados confiables. El análisis del Ciclo Orgánico Rankine se realizó usando distintas configuraciones en el ciclo. Como el uso de un solo recurso renovable para la fuente de calor en el evaporador. También, se realizó la hibridación de los recursos renovables, mediante el uso de una y dos fuentes de calor para precalentar el fluido de trabajo antes de llegar al evaporador. Con el fin de aumentar el rendimiento térmico del ciclo y su potencia. La potencia térmica para ser utilizada como fuente de calor; fue determinada mediante el aprovechamiento de la irradiación global diaria en la superficie de la provincia de Tungurahua para el recurso solar. En el caso del recurso de biomasa se determinó la cantidad del recurso de biomasa transformada a biogás, mediante el tratamiento de lodos disponibles en la planta de tratamientos de aguas residuales de la ciudad de Ambato ubicada en el sector las Viñas. Finalmente, para el recurso geotérmico se determinó el uso de agua geotérmica disponible en las fuentes termales de la “Virgen” en la ciudad de Baños de Agua Santa. En el estudio termodinámico del ciclo, se utilizaron tres fluidos de trabajo distintos determinados por la temperatura del recurso renovable. Así mismo se calculó el flujo másico de estos para cada configuración del ciclo con el fin de obtener datos como presiones, entalpias y temperaturas en cada punto del ciclo. Cabe mencionar que para este análisis se usó el software EES Académico, ya que dispone una gran base de las propiedades termo físicas de distintos fluidos de trabajo. Adicionalmente se analizaron distintas geometrías de turbinas radiales. Estas geometrías fueron dimensionadas y diseñadas mediante herramientas disponibles en el software ANSYS Académico. Igualmente, este software nos permitió realizar el análisis de distintos fluidos de trabajo en cada geometría mediante la simulación de estos. Obteniendo resultados como la potencia de la turbina; presiones, temperaturas y energía cinética de turbulencia en el alabe de la turbina.
URI : http://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/28771
Aparece en las colecciones: Ingeniería Mecánica

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