Efecto de las caídas de presión del intercambiador de calor en la eficiencia térmica de configuraciones complejas de ciclos Brayton con mezclas de s-CO₂ como fluido de trabajo

Abstract

Este trabajo analiza el impacto de las caídas de presión en la eficiencia térmica de los ciclos Brayton que operan con mezclas basadas en dióxido de carbono supercrítico (s-CO₂ /C₂H₆, s - CO₂ / CH₄, s -CO₂ / Kr y s-CO₂ / SF₆) como fluido de trabajo. Se estudiaron cuatro configuraciones complejas: recompresión con dos y tres recalentamientos (RCC-2RH), (RCC-3RH); recompresión con interenfriamiento del compresor principal con dos y tres recalentamientos (RCMCI-2RH), (RCMCI-3RH). El rendimiento del ciclo en el punto de diseño se evalúa como un parámetro de diseño. La metodología aplicada para calcularlo se obtiene estableciendo valores de la conductancia total del recuperador de calor (UA total) entre 5 y 25 MW/K. La principal conclusión de este trabajo es que la eficiencia del ciclo ha aumentado debido a las mezclas en comparación con el CO₂ puro como fluido de trabajo. La mezcla de s-CO₂ / Kr con una fracción molar de 65/35 es la que ofrece el mejor rendimiento, ya que los valores de eficiencia obtenidos se sitúan entre 4 y 5 puntos porcentuales por encima del fluido estándar (s-CO₂ puro). Además, esta mezcla presenta un menor coste por capacidad neta en comparación con el s-CO₂ puro. Las configuraciones RCC son un 6,73 % más económicas, mientras que en las configuraciones RCMCI la reducción es del 2,3 %.