Análisis exergético de un ciclo Brayton supercrítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo

Abstract

Introducción: Actualmente, el modelado termodinámico de los ciclos de potencia es una herramienta muy atractiva, con la cual se logra analizar y determinar cuan eficiente podría llegar a ser la combinación de distintos ciclos y/o la implementación de diversos componentes, que con sus diversas características y comportamientos impactan de forma positiva sobre la generación de energía. Además de ir ganando importancia en la utilización de tecnologías medio ambientalmente amigables. Objetivo: En este estudio se busca determinar el impacto de los parámetros de funcionamiento de un ciclo Brayton súper crítico respecto a  su comportamiento energético y exergético a medida que se realiza la variación de la temperatura del ciclo y demás condiciones de trabajo, tales como uso de calentador y recalentador. Metodología: Se realizó un modelo termodinámico para el análisis energético y exergético de 4 configuraciones de un ciclo Brayton súper crítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo, a variados niveles de temperatura y garantizando una presión máxima de 25 MPa. Resultados: Los resultados obtenidos del modelo desarrollado y validado, permitieron verificar que para las configuraciones con recalentamiento se presentan pérdidas totales de exergía consistentemente más bajas que para las configuraciones sin este.  Conjuntamente la temperatura de entrada a la turbina y las relaciones de presión tienen una influencia significativa sobre estas pérdidas, obteniéndose su valor mínimo a temperaturas de entre 800-850 °C. Conclusiones: Las pérdidas totales de exergía son menores en las configuraciones que implementan el uso de recalentador que las que no lo usan. Se aprecia que con el uso de recalentador las pérdidas de exergía disminuyen en al menos 3 puntos porcentuales a medida que aumenta la temperatura para todas las configuraciones.