Projeto de Turbinas Radiais Operando no Ciclo Rankine Orgânico Utilizando Metodologias de Otimização e CFD.

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia para o projeto aerotermodinâmico de turbinas radiais utilizadas em Ciclos Rankine Orgânicos subcríticos. Inicialmente, foi realizada uma análise unidimensional onde as propriedades termodinâmicas dos fluidos de trabalho, R245fa e R123, são calculadas a partir de modelos já validados, baseados na formulação de gases reais e contidos no programa REFPROP©. Posteriormente, foram utilizadas técnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para determinar as principais características de desempenho das turbinas radiais numa ampla faixa de operação. Por último, é apresentado um procedimento de otimização no ponto de projeto com o intuito de atingir a máxima eficiência possível, aplicado ao rotor da turbina radial que opera com o fluido R245fa, integrando técnicas de CFD, construção de superfícies de resposta mediante o uso de funções de base radial (RBF - Radial Basis Function) e Algoritmos Genéticos. A metodologia desenvolvida mostrou-se uma ferramenta apropriada para o projeto de turbinas radiais, pois permitiu definir eficazmente alguns parâmetros geométricos que não podem ser considerados na análise unidimensional, conseguindo melhorar o desempenho da turbina e reduzindo consideravelmente o custo computacional.