Em sua pesquisa publicada mais recente, aparecendo em Engenharia Térmica AplicadaDr. Martin White, da City, University of London, explora um novo sistema de ciclo orgânico de Rankine, baseado em uma expansão de duas fases por meio de simulações numéricas do sistema.
Seu artigo, “Otimização de ciclo e turbina para um ORC operando com expansão bifásica”, considera o uso de fluidos modernos cujas propriedades podem ajudar a mitigar as preocupações em torno dos danos à turbina, enquanto permite que os benefícios da expansão bifásica sejam percebidos.
O calor residual de uma variedade de indústrias, desde ferro e aço até alimentos e bebidas, é atualmente ejetado para o meio ambiente. Assim, a recuperação dessa energia desperdiçada pode ter um papel significativo na redução da pegada ambiental do setor de manufatura e ajudar a garantir que as práticas de manufatura futuras sejam sustentáveis.
O Dr. White, professor de energia térmica na Escola de Matemática, Ciência da Computação e Engenharia, diz:
Um dos grupos mais promissores de tecnologias de recuperação de calor residual é aquele que é capaz de converter esse calor residual em eletricidade. No entanto, as tecnologias atuais, normalmente baseadas no ciclo orgânico de Rankine (ORC) - que é semelhante a um ciclo a vapor, mas opera com um fluido diferente em vez de água - normalmente têm um desempenho termodinâmico relativamente pobre e estão associadas a altos custos.
Em um sistema ORC convencional, a energia é produzida pela turbina que é projetada para operar completamente com um fluido que está no estado gasoso. Isso é feito para evitar a presença de gotículas de líquido dentro da turbina que podem danificar ou corroer a máquina. No entanto, investigações anteriores sugeriram que a admissão de um fluido de duas fases, que é uma combinação de líquido e vapor, poderia aumentar a saída de energia desses sistemas.
O Dr. White acredita que se um projeto de turbina adequado para operação em duas fases puder ser projetado, o desempenho dos sistemas ORC poderá ser aprimorado.
As simulações por ele realizadas indicam que, para temperaturas de calor residual de até 250 graus centígrados, a introdução da expansão bifásica pode gerar até 28% mais energia do que os sistemas monofásicos convencionais. Além disso, candidato projetos para a turbina são propostas, o que requer mais investigação em estudos posteriores.