Evaluación numérica de la sensibilidad de la ecuación de estado en sistemas de conversión de energía
Autores: Alharbi, Maha; Alshammari, Fuhaid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación numérica de la sensibilidad de la ecuación de estado en sistemas de conversión de energía
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Eficiencia energética
Pérdidas de calor residual
Ciclos de Rankine Orgánicos
Modelos de propiedades termodinámicas
Ecuaciones de estado
Rendimiento del ciclo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Mejorar la eficiencia energética al minimizar las pérdidas de calor residual se ha convertido en un objetivo crítico en aplicaciones industriales y de transporte. Los Ciclos de Rankine Orgánicos (ORCs) ofrecen una solución efectiva para convertir la energía térmica de baja calidad en energía útil. Sin embargo, la precisión de las predicciones de rendimiento de ORC depende en gran medida de los modelos de propiedades termodinámicas, particularmente la elección de la ecuación de estado. Este estudio investiga cómo diferentes modelos de ecuaciones de estado influyen en las predicciones termodinámicas clave en un ORC que opera con R245fa y calor residual de alta temperatura. Se evalúan una variedad de formulaciones de ecuaciones de estado, desde modelos de gas ideal simplificados hasta modelos de fluidos reales más complejos. Los resultados mostraron que la elección de la ecuación de estado puede tener un impacto notable en el rendimiento cíclico predicho (hasta un 7.14% en algunos casos), destacando la importancia de la modelización precisa de propiedades de fluidos al diseñar sistemas ORC. El análisis de sensibilidad indicó que variaciones menores en los valores de entalpía (+/-1%) pueden resultar en una alteración del 3-4% en la producción de energía neta, resaltando la necesidad de una modelización precisa de propiedades en el diseño de Ciclos de Rankine Orgánicos.
Descripción
Mejorar la eficiencia energética al minimizar las pérdidas de calor residual se ha convertido en un objetivo crítico en aplicaciones industriales y de transporte. Los Ciclos de Rankine Orgánicos (ORCs) ofrecen una solución efectiva para convertir la energía térmica de baja calidad en energía útil. Sin embargo, la precisión de las predicciones de rendimiento de ORC depende en gran medida de los modelos de propiedades termodinámicas, particularmente la elección de la ecuación de estado. Este estudio investiga cómo diferentes modelos de ecuaciones de estado influyen en las predicciones termodinámicas clave en un ORC que opera con R245fa y calor residual de alta temperatura. Se evalúan una variedad de formulaciones de ecuaciones de estado, desde modelos de gas ideal simplificados hasta modelos de fluidos reales más complejos. Los resultados mostraron que la elección de la ecuación de estado puede tener un impacto notable en el rendimiento cíclico predicho (hasta un 7.14% en algunos casos), destacando la importancia de la modelización precisa de propiedades de fluidos al diseñar sistemas ORC. El análisis de sensibilidad indicó que variaciones menores en los valores de entalpía (+/-1%) pueden resultar en una alteración del 3-4% en la producción de energía neta, resaltando la necesidad de una modelización precisa de propiedades en el diseño de Ciclos de Rankine Orgánicos.