Metodologias de analise termoeconomica de sistemas

Orientador: Silvia Azucena NebraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Neste trabalho procede-se a um estudo das principais metodologias de análise termoeconômica, através de sua aplicação a um problema de cogeração. Modelos termodinâmico e econômico de uma central de cogeração com turbina a gás regenerativa são propostos e otimizados objetivando a minimização do custo exergético médio dos produtos, calor e potência. Quatro das principais metodologias, a Análise Funcional Termoeconômica, a Teoria do Custo Exergético, a Exergoeconomia e a Metodologia Estrutural, são aplicadas a este sistema, na condição de ótimo. Variantes das metodologias são também propostas e aplicadas. Baseado nos resultados obtidos, estuda-se a influência da divisão da exergia em parcelas térmica e mecânica para a determinação dos custos dos produtos do sistema. Através da explicitação das estruturas produtivas utilizadas, cuja visualização é possibilitada pela construção de diagramas estruturais, busca-se revelar a unidade subjacente às diferentes metodologias de análise termoeconômica. Os diferentes tratamentos dados aos custos das irreversibilidades externas, advindas da saída para o ambiente de correntes portadoras de exergia, revelam-se essenciais para esclarecer os diferentes valores dos custos dos produtos do sistemaAbstract: In this work a comparative study is made of four of the foremost thermoeconomic analysis methodologies, the Thermoeconomic Functional Analysis, the Theory of the Exergetic Cost, the Exergoeconomic Methodology and the Structural Methodology. Both thermodynamic and economic models of a cogeneration system consisting of a regenerative gas turbine coupled with a heat recovery steam generator are proposed. The methodologies are applied to the system in the optimum condition, found by a non-linear optimization technique. The objective function of the optimization problem is the minimization of the exergy specific average cost of the products of the system, heat and power. Alternative variants, based on the thermoeconomic analysis methodologies, are proposed and applied to the system. The productive structures used by each methodology are graphically represented through structural diagrams, which are drawn based upon the analysis of the systems of equations established in the implementation of the methodologies. Their examination leads into the recognition of the underlying unity behind the different methods. The effects of the division of exergy into thermal and mechanical components are also investigated. The approach taken to deal with the external irreversibility, caused by the release to the environment of a thermal carrier, is found to generate the greatest discrepancies in the costs of the products of the system determined by the different methodologiesDoutoradoDoutor em Engenharia Mecânic