Diseño ingenieril y mecánico de intercambiadores de calor en planta de producción de potencia ORC

Abstract

[Resumen] En este proyecto se realiza el diseño ingenieril y mecánico de tres intercambiadores de calor: regenerador, evaporador y condensador con los que se pretende operar con un caudal másico de isobutano vapor de 14.07 kg/s en una planta de producción de potencia ORC de 1 MWe. El regenerador es un intercambiador de carcasa y tubos con dos pasos por carcasa y cuatro por tubo. Su finalidad es aprovechar el calor del isobutano vapor ya turbinado para precalentar el isobutano líquido previa entrada en el evaporador. Por los tubos circula el isobutano líquido y por la carcasa el isobutano vapor. El condensador es un intercambiador de carcasa y tubos, estando parte de éstos aleteados. Por los tubos circulan 163 kg/s de agua fría y por la carcasa 14.07 kg/s de isobutano vapor. Su finalidad es enfriar, condensar y subenfriar el isobutano vapor previa entrada a la bomba. El evaporador es un intercambiador de carcasa y tubos de un paso por tubo y por carcasa. Su finalidad es precalentar, evaporar y sobrecalentar el isobutano previa entrada en la turbina. Por el interior de los tubos circula isobutano y por la carcasa DowthermA.

[Resumo] Neste proxecto realizase o deseño enxeñeril e mecánico de tres intercambiadores de calor: rexenerador, evaporador e condensador cos que se pretende operar cun caudal másico de isobutano vapor de 14.07 kg/s nunha planta de produción de potencia ORC de 1 MWe. O rexenerador é un intercambiador de carcasa e tubos de dous pasos por carcasa e catro por tubo. A sua finalidade é aproveitar a calor do isobutano vapor xa turbinado para precalentar o isobutano líquido antes da súa entrada no evaporador. Polos tubos circula isobutano líquido e pola carcasa isobutano vapor O condensador é un intecambiador de calor de carcasa e tubos, estando parte destes últimos aleteados. Polos tubos circulan 163 kg/s de auga fría e pola carcasa 14.07 kg/s de isobutano vapor. A súa finalidade é enfriar, condensar e subenfriar o isobutano vapor previa entrada na bomba. O evaporador é un intercambiador de calor de carcasa e tubos dun paso por tubo e por carcasa. A súa finalidade é precalentar, evaporar e sobrecalentar o isobutano previa entrada na turbina. Polo interior dos tubos circula isobutano e pola carcasa DowthermA.

[Abstract] In this project, the thermal and mechanical design of three heat exchangers is carried out: regenerator, condenser and evaporator which will operate 14.07 kg/s of isobutane in a 1 MWe ORC power production plant. The regenerator is a shell and tube heat exchanger with two shell passes and four tube passes. It is aimed to take advantage of the heat contained in the already turbined vapor to preheat the subcooled isobutane before entering in the evaporator. The liquid isobutane flows through the tubes and the vapor through the shell. The condenser is a shell and tube heat exchanger of finned tubes. A mass flow rate of 163 kg/s of cold water flows through the shell and 14.07 kg/s of isobutane through the tubes. Its objective is to cool, condensate and subcool the vapor isobutane before entering in the pump. The evaporator is a shell and tube heat exchanger of one pass per shell and tube. Its goal is to preheat, evaporate and overheat the isobutane before entering the turbine. A heat transfer fluid, DowthermA, flows through the shell and isobutane through the tubes.