Nebulização de Etanol na Entrada do Compressor de uma Microturbina a Gás de 30kW: Análise Termodinâmica e Experimental.

Abstract

A diminuição na potência útil de saída e eficiência do ciclo Brayton sofrida pelas turbinas a gás quando a temperatura ambiente é elevada, levou ao desenvolvimento de técnicas de resfriamento para reduzir a temperatura do ar na entrada das turbinas a gás. Muitas dessas técnicas utilizam fluidos com propriedades termodinâmicas ideais para o resfriamento. Neste trabalho de dissertação se estuda o etanol como fluido para produzir o resfriamento do ar na entrada de uma microturbina a gás; além disso, uma diminuição do consumo de combustível na câmara de combustão é avaliada, considerando-se que o etanol injetado chega até a câmara de combustão como combustível extra na combustão. Realizou-se uma modelagem termodinâmica informatizada, no qual etanol nebulizado foi estudado desde a entrada no compressor até o fim do ciclo para determinar as temperaturas e pressões do fluido de trabalho (mistura ar e etanol) nos diferentes pontos do ciclo, isto, permitiu calcular depois a potência útil e eficiência do ciclo. Posteriormente foram realizados testes experimentais com misturas de etanol/água nebulizado na entrada de ar de uma microturbina a gás Capstone C30. Os resultados mostram um rápido resfriamento do ar na entrada da microturbina. Pode-se evidenciar também uma pequena redução no consumo de gás natural quando se realizou o resfriamento do ar de admissão com misturas de etanol/água. O impacto deste resfriamento na potência útil de saída é pequeno, este parâmetro se mantém em uma faixa acima da potência programada na microturbina. Por outro lado, a eficiência do ciclo com resfriamento revelou um ganho de 2 a 3% comparada com valores de eficiência que se obteve em testes experimentais anteriores para as mesmas potências geradas com microturbina utilizada.