BRPI1001549A2

BRPI1001549A2 - sistema de ciclo de rankine orgánico e método para proporcionar um sistema de ciclo de rankine orgánico

Info

Publication number: BRPI1001549A2
Application number: BRPI1001549-3A
Authority: BR
Inventors: Matthew Alexander Lehar; Giacomo Seghi; Sebastian Walter Freund
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2012-01-24
Also published as: BRPI1001549B1; CA2701284C; CN101881192B; CN101881192A; MX2010004845A; EP2423473B1; CA2701284A1; BRPI1001549B8; US20100281864A1; EP2423473A3; EP2423473A2

Abstract

SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGáNICO E MéTODO PARA PROPORCIONAR UM SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGáNICO. Trata-se de um sistema ORC (10) configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho (14) abaixo de uma temperatura limiar. O sistema ORC (10) inclui uma fonte de calor (16) configurada para proporcionar o fluido de calor residual (18). O sistema ORC (10) também inclui um trocador de calor (20) acoplado à fonte de calor (16), sendo que o trocador de calor (20) inclui múltiplos recursos de aperfeiçoamento externos (82) ou internos (84). Os recursos de aperfeiçoamento externos (82) são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho (14) e o fluido de calor residual (18) a partir da fonte de calor (16), externa ao trocador de calor (20). Os recursos de aperfeiçoamento internos (84) são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho (14) e o fluido de calor residual (18) a partir de uma fonte de calor (16), interna ao trocador de calor (20).

Description

"SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGÂNICO E MÉTODO PARA PROPORCIONAR UM SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGÂNICO" Referência Cruzada Aos Pedidos Relacionados

Este pedido é relacionado ao seguinte pedido de patente co- pendente norte-americano número serial {Súmula do Procurador número 233702-1}, intitulado Organic Rankine Cycle System and Method" atribuído ao mesmo cessionário que este pedido e depositado em anexo, a totalidade deste é incorporada a título de referência no presente documento.

Antecedentes da Invenção

A invenção refere-se geralmente a sistemas de ciclo de rankine orgânico (ORC) e, mais particularmente, a um sistema e método econômico para o mesmo.

Com o advento da crise de energia, a necessidade de conservar e, mais efetivamente usar as energias disponíveis, os sistemas de ciclo de rankine têm sido usados para capturar o autodenominado "calor residual", que estava, de outro modo, sendo perdido para a atmosfera e, como tal, era indiretamente nocivo para o ambiente ao requerer mais combustível para a produção de energia do que o necessário.

As fontes comuns de calor residual que estão sendo presentemente descarregadas no ambiente são fontes geotérmicas e calor de outros tipos de motores, tais como, motores de turbina a gás que emite calor significativo em seus gases de escape e motores reciprocicantes que emitem o calor tanto em seus gases de escape como líquidos de resfriamento, tais como, água e lubrificantes.

Em geral, os sistemas ORC foram distribuídos como adaptações para turbinas a gás em pequena e média escala, para capturar a partir do fluxo de gás quente a saída de energia desejável. Um fluido de trabalho usado em tais ciclos é tipicamente um hidrocarboneto aproximadamente na pressão atmosférica. Entretanto, o fluido de trabalho pode degradar além de uma temperatura crítica, tal como, porém, não limitada a 500°C. Em uma turbina a gás sistema, a temperatura do escape é comparável a tais temperaturas altas e, portanto, existe uma probabilidade razoável de degradação do fluido de trabalho devido à exposição direta ao gás quente a partir do escape.

A fim de evitar o problema mencionado acima, um sistema de fluido térmico intermediário geralmente é usado para transportar calor a partir do escape em uma caldeira de ciclo de rankine orgânico. Em um exemplo, o fluido é óleo. Entretanto, o fluido térmico intermediário representa até cerca de um quarto do custo do ORC completo. Além disso, o sistema de fluido intermediário e os trocadores de calor requerem uma diferença de temperatura mais alta que resulta no aumento do tamanho e na redução da eficiência total.

Portanto, um sistema ORC aprimorado é desejável para atender um ou mais dos problemas mencionados acima.

Breve Descrição da Invenção

De acordo com uma modalidade da invenção, um sistema ORC configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar é proporcionado. O sistema ORC inclui uma fonte de calor configurada para proporcionar o fluido de calor residual. O sistema ORC também inclui um trocador de calor acoplado à fonte de calor, sendo que o trocador de calor inclui múltiplos recursos de aperfeiçoamento externos ou internos. Os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir da fonte de calor, externa ao trocador de calor. Os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, interna ao trocador de calor. De acordo com outra modalidade da invenção, um método para proporcionar u m siste ma ORC ρ ara limitar a te mperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar é proporcionado. O método inclui o fornecimento de uma fonte de calor configurada para transportar o fluido de calor residual. O método também inclui o fornecimento de um trocador de calor acoplado à fonte de calor, sendo que o trocador de calor inclui múltiplos recursos de aperfeiçoamento externos ou internos. Os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir da fonte de calor, externa ao trocador de calor. Os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, interna ao trocador de calor.

De acordo com outra modalidade da invenção, um sistema ORC configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar é proporcionado. O sistema ORC inclui uma fonte de calor configurada para proporcionar o fluido de calor residual. O sistema ORC inclui um trocador de calor acoplado à fonte de calor. O trocador de calor inclui um evaporador configurado para receber o fluido de calor residual a partir da fonte de calor e vaporizar o fluido de trabalho, o evaporador é adicionalmente configurado para permitir a troca de calor entre o fluido de calor residual e o fluido de trabalho vaporizado. O trocador de calor também inclui um superaquecedor configurado para receber o fluido de calor residual a partir do evaporador, sendo que o fluido de calor residual fica em uma temperatura relativamente inferior devido à troca de calor e permite o contato com o fluido de trabalho em uma temperatura mais alta. O trocador de calor inclui adicionalmente um pré-aquecedor configurado para receber o fluido de calor residual a partir do superaquecedor e permite o contato com o fluido de trabalho em um estado líquido, sendo que o evaporador, o superaquecedor e o pré-aquecedor incluem múltiplos recursos de aperfeiçoamento externos ou internos. Os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir da fonte de calor, externa ao trocador de calor. Os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentarem um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, interna ao trocador de calor.

Breve Descrição Dos Desenhos

Estes e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção irão se tornar mais entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência aos desenhos em anexo, em que caracteres similares representam partes similares ao longo dos desenhos, em que:

A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema ORC configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 2 é uma ilustração gráfica de temperaturas do fluido de trabalho em um trocador de calor que emprega o sistema ORC na Figura 1.

A Figura 3 é uma ilustração esquemática de outro sistema ORC exemplificativo configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 4 é uma representação gráfica de temperaturas do fluido de trabalho em um trocador de calor que emprega o sistema ORC na Figura 3.

A Figura 5 é um fluxograma que representa as etapas em um método para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar em um ORC, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 6 é um fluxograma que representa as etapas em um método para proporcionar um sistema ORC, de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Conforme discutido em detalhes abaixo, as modalidades da invenção incluem um sistema e método de ciclo de rankine orgânico (ORC) para limitar a temperatura de um fluido de trabalho no sistema, abaixo de uma temperatura limiar. Em uma modalidade, o sistema e método proporcionam um fluido de calor residual que flui em diversas seções de um trocador de calor para permitir a troca de calor ótima entre o fluido de calor residual e o fluido de trabalho evitando, deste modo, o superaquecimento do fluido de trabalho. Em outra modalidade, o trocador de calor inclui recursos de aperfeiçoamento internos e externos para proporcionarem a troca de calor ótima entre o fluido de calor residual e o fluido de trabalho. Deve-se notar que ambas as modalidades também podem ser empregadas em conjunto uma com a outra. Conforme usado no presente documento, o termo 'temperatura limiar' refere-se às temperaturas em uma faixa entre cerca de 250 e cerca de 350°C.

Referindo-se aos desenhos, a Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de ciclo de rankine orgânico (ORC) 10 configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho 14 abaixo de uma temperatura limiar. O sistema 10 inclui uma fonte de calor 16 que transmite um fluido de calor residual 18 em uma temperatura, por exemplo, entre cerca de 400 e cerca de 600°C. Um trocador de calor 20 é acoplado à fonte de calor 16 e é configurado para facilitar a troca de calor entre o fluido de trabalho 14 e o fluido de calor residual 18 de uma maneira que não superaqueça o fluido de trabalho 14, conforme será discutido em mais detalhes abaixo. O trocador de calor 20 inclui um evaporador 22 que recebe um fluxo de entrada do fluido de trabalho 14 e vaporiza o fluido de trabalho 14. O evaporador 22 recebe o fluido de calor residual 18 a partir da fonte de calor 16 e promove a troca de calor entre o fluido de calor residual 18 e o fluido de trabalho vaporizado 15 que fica em uma temperatura relativamente inferior, por exemplo, entre cerca de 150 e cerca de 300°C e produz um fluxo de saída de evaporador que inclui um fluido de calor residual de temperatura inferior 23 e um fluido de trabalho de temperatura elevada 25. Em uma modalidade, a temperatura do fluido de trabalho de temperatura elevada 25 que sai do evaporador 22 tem cerca de 230°C. Em outra modalidade exemplificativa, o fluido de calor residual 18 e o fluido de trabalho 25 ficam em configuração de fluxo paralela no evaporador 22. O termo 'configuração de fluxo paralela' refere-se ao calor que é transferido a partir de uma entrada da fonte de calor 16 para uma entrada do evapora dor 22 e, igualmente, a partir de uma saída da fonte de calor 16 até uma saída do evaporador 22.

O fluxo de saída de evaporador a partir do evaporador 22 é transportado para um superaquecedor 24. O superaquecedor 24 aquece adicionalmente o fluido de trabalho de temperatura elevada 25 para produzir um fluido de trabalho 29 em uma temperatura relativamente mais alta no trocador de calor 20 comparada com as temperaturas do fluido de trabalho no evaporador 22 e um pré-aquecedor 28. O superaquecedor 24 promove a troca de calor entre um fluido de trabalho de temperatura relativamente mais alta 29 e o fluido de calor residual de temperatura inferior 23 para produzir um fluxo de saída de superaquecedor que inclui um fluido de calor residual de temperatura elevada 27. Deve-se notar que o fluido de descarte 18 diretamente a partir da fonte de calor 16 fica em uma temperatura mais alta comparada com o fluido de calor residual de temperatura inferior 23 que entra no superaquecedor 24. Portanto, ao permitir que o fluido de calor residual 18 entre no evaporador 22 antes de entrar no superaquecedor 24, o contato de um fluido de trabalho de temperatura relativamente mais alta 29 contido no superaquecedor 24 com o fluido de descarte 18 a partir da fonte de calor 16 que também fica em uma temperatura relativamente mais alta é evitado. Deste modo, uma degradação potencial da película do fluido de trabalho, devido ao contato com o fluido de descarte de temperatura relativamente mais alta 18 a partir da fonte de calor 16 é eliminada.

O fluido de calor residual de temperatura elevada 27 sai do superaquecedor 24 e é transportado para o pré-aquecedor 28. Em uma modalidade, a temperatura do fluido de calor residual de temperatura elevada 27 que sai do superaquecedor fica entre cerca de 375 e cerca de 425°C. O pré- aquecedor 28 contém um fluido de trabalho de temperatura relativamente inferior 29 em um estado líquido e promove a troca de calor entre o fluido de trabalho de temperatura relativamente inferior 29 e o fluido de descarte de temperatura elevada 27 que resulta em um fluido de descarte de temperatura relativamente inferior 31 que sai do trocador de calor 20. Em uma modalidade, o fluido de trabalho de temperatura relativamente inferior 29 e o fluido de descarte de temperatura elevada 27 ficam em uma configuração de contra- fluxo no pré-aquecedor 28. Em uma modalidade presentemente contemplada, o fluido de trabalho 14 é um hidrocarboneto. Os exemplos não Iimitativos do hidrocarboneto incluem pelo menos um selecionado a partir de um grupo de ciclopentano, n-pentano, propano, butano, n-hexano e ciclohexano. Em outra modalidade, a fonte de calor inclui um escape de uma turbina a gás. Ainda em outra modalidade, o fluido de calor residual fica em um estado gasoso.

A Figura 2 é uma ilustração gráfica 50 de temperaturas 52 de um fluido de calor residual, as temperaturas de película 54 de um fluido de trabalho, e as temperaturas por volume 56 do fluido de trabalho nas seções de pré-aquecedor, evaporador e superaquecedor de um trocador de calor que emprega a disposição de fluxo na Figura 1. A ilustração gráfica 50 é um resultado da simulação. O eixo geométrico X 51 representa o comprimento de fluxo como uma fração do comprimento total do trocador de calor, enquanto o eixo geométrico Y 53 representa as temperaturas em °C. Conforme ilustrado, as temperaturas 52 do fluido de calor residual aumentam a partir de cerca de 100°C no comprimento de fluxo mínimo na seção de pré-aquecedor 58 a cerca de 510°C em um comprimento de fluxo com 1 unidade na seção de superaquecedor 62. De maneira similar, as temperaturas de película 54 do fluido de trabalho em contato com o fluido de calor residual que aumentam a partir de cerca de 80°C no pré-aquecedor 58 variam entre cerca de 244°C e cerca de 273°C no evaporador 60, e alcançam adicionalmente uma temperatura de cerca de 240°C no superaquecedor 62, que fica bem abaixo de uma temperatura limiar do fluido de trabalho. As temperaturas por volume 56 do fluido de trabalho que também aumentam a partir de cerca de 71°C no pré- aquecedor variam entre cerca de 233°C e 231°C no evaporador, e alcançam adicionalmente uma temperatura de cerca de 240°C no superaquecedor. Um vão mais estreito entre a temperatura por volume e a temperatura de película do fluido de trabalho, especialmente na seção de superaquecedor, é claramente indicativo de uma estabilidade maior da temperatura de película no superaquecedor e Iimitativo da temperatura em um limite seguro.

A Figura 3 é uma ilustração esquemática de outra modalidade exemplificativa de um sistema ORC 70 para limitar a temperatura de um fluido de trabalho 71 abaixo de uma temperatura limiar. Uma fonte de calor 74 introduz o fluido de calor residual 76 em um trocador de calor 78. O trocador de calor 78 inclui múltiplos recursos de aperfeiçoamento externos 82 e/ou internos 84. Na modalidade ilustrada, os recursos incluem aletas. Os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho 71 e o fluido de calor residual 76, externos ao trocador de calor 78. Um exemplo não Iimitativo do recurso de aperfeiçoamento externo inclui aletas. De maneira similar, os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentarem um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho 71 e o calor residual 76, interno ao trocador de calor 78. Os exemplos não Iimitativos dos recursos de aperfeiçoamento internos incluem aletas internas, turbuladores ou superfície de ebulição. Em uma modalidade, o trocador de calor 78 inclui um pré-aquecedor, um evaporador e um superaquecedor.

Conforme ilustrado no presente documento, o fluido de trabalho 71 entra em um pré-aquecedor 92 em um estado líquido. O pré-aquecedor 92 inclui aletas 93 externas e uniformemente espaçadas em comprimentos iguais em relação uns aos outros. Ademais, o fluido de trabalho 71 entra em um evaporador 94. Uma porção 96 do evaporador 94 inclui aletas 98 externas nos comprimentos mais curtos que no pré-aquecedor 92 e uniformemente espaçadas. Uma porção 102 do evaporador inclui aletas externas 104 e aletas internas 106. As aletas externas 104 ficam nos comprimentos mais curtos que as aletas 98 e são, de maneira típica, uniformemente espaçadas. As aletas internas 106 são dispostas para aumentar um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho 71 e o fluido de calor residual 76, enquanto reduzem uma temperatura de parede do evaporador experimentada por uma película do fluido de trabalho 71. Em uma modalidade particular, o primeiro coeficiente de transferência de calor varia entre cerca de 3000 e cerca de 5000 W/ m2-K no lado do fluido, e tem um valor de aproximadamente 100 W/ m2-K no lado do fluido de calor residual, na modalidade em que o fluido é um gás. A área das aletas é reduzida em seções do trocador de calor 78, onde o fluido de trabalho 71 é vulnerável ao superaquecimento. De maneira similar, a fim de compensar, a área das aletas é aumentada em seções onde o fluido de trabalho 71 não é vulnerável ao superaquecimento e reduz um segundo coeficiente de transferência de calor externo ao trocador de calor 78. Em uma modalidade exemplificativa, o segundo coeficiente de transferência varia entre cerca de 20000 e cerca de 40000 W/ m2-K no lado do fluido, e tem um valor de aproximadamente 100 W/m2-K no lado do fluido de calor residual, na modalidade em que o fluido é um gás. Além disso, algumas ou nenhuma aleta externa são dispostas em um superaquecedor 108, embora as aletas internas 110 possam ser dispostas. Em uma modalidade exemplificativa, um terceiro coeficiente de transferência de calor, no lado do fluido de trabalho do superaquecedor, tem um valor de aproximadamente 15000 W/ m2 -K.

A Figura 4 é uma ilustração gráfica esquemática 120 das temperaturas exemplificativas de um fluido de trabalho em um pré-aquecedor, evaporador e um superaquecedor de um trocador de calor 78 (Figura 3). O eixo geométrico X 122 representa diversas seções do trocador de calor, especificamente, o pré-aquecedor 124 (também referido como 'eco' na Figura 4), evaporador 126 (também referido como 'caldeira' na Figura 4), e superaquecedor 128. O eixo geométrico Y 130 representa a temperatura em °C. A curva 134 representa a temperatura de um fluido de calor residual a partir de um escape. A temperatura em uma saída de escape, representada pela referência numérica 136, aumenta escarpadamente através do pré-aquecedor, evaporador e superaquecedor em um local de saída de escape, representado pela referência numérica 138. De maneira similar, a curva 140 representa a temperatura do fluido de trabalho crescente que começa a partir de uma entrada do fluido de trabalho, representada pela referência numérica 142, em um pré-aquecedor 124 para alcançar um estado estacionário 144 no evaporador 126, e que aumenta ligeiramente de maneira adicional, conforme mostrado em 146, no superaquecedor 128. Deve-se notar que a temperatura do fluido de trabalho é mantida abaixo de uma temperatura limiar, indicada pela linha horizontal 150, no evaporador e no superaquecedor. A Figura 5 é um fluxograma que representa as etapas em um método exemplificativo 170 para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar em um sistema ORC. O método 170 inclui introduzir o fluido de calor residual em um trocador de calor na etapa 172, sendo que o trocador de calor inclui um evaporador; um superaquecedor e um pré-aquecedor. O fluido de calor residual é transportado no evaporador na etapa 174 para promover a troca de calor entre o fluido de calor residual e o fluido de trabalho em uma temperatura elevada vaporizada no evaporador para produzir um fluxo de saída de evaporador que inclui um fluido de calor residual de temperatura inferior. Em uma modalidade particular, o fluido de calor residual é transportado em uma configuração de fluxo paralela ao fluido de trabalho no evaporador. O fluido de calor residual de temperatura inferior é, então, transportado a partir do evaporador em um superaquecedor na etapa 176 para promover a troca de calor entre o fluido de calor residual de temperatura inferior e um fluido de trabalho de temperatura relativamente mais alta contido no superaquecedor e que produz adicionalmente um fluxo de saída de superaquecedor que inclui um fluido de calor residual de temperatura elevada. Em uma modalidade, o fluido de calor residual de temperatura inferior é transportado em uma temperatura entre cerca de 425 e cerca de 475°C. O fluido de calor residual de temperatura elevada é adicionalmente transportado a partir do superaquecedor em um pré-aquecedor na etapa 178 para promover a troca de calor com um fluido de trabalho de temperatura relativamente inferior em um estado líquido contido no pré-aquecedor. Ainda em outra modalidade, o fluido de calor residual de temperatura inferior e o fluido de calor residual de temperatura elevada são transportados para o superaquecedor e o pré- aquecedor, respectivamente, em uma configuração de contra-fluxo com o fluido de trabalho.

A Figura 6 é um fluxograma que representa as etapas em um método 190 para proporcionar um sistema de ciclo de rankine orgânico para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar. O método 190 inclui o fornecimento de uma fonte de calor configurada para transportar o fluido de calor residual na etapa 192. Um trocador de calor acoplado à fonte de calor é proporcionado na etapa 194. O trocador de calor inclui múltiplos de pelo menos um dos recursos de aperfeiçoamento externos ou internos, sendo que os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, externa ao trocador de calor. Além disso, os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, interna ao trocador de calor. Em uma modalidade, o fornecimento de um trocador de calor inclui proporcionar pelo menos um entre um pré-aquecedor, um evaporador ou um superaquecedor. Em outra modalidade, os recursos de aperfeiçoamento externos incluem aletas. Ainda em outra modalidade, os recursos de aperfeiçoamento internos incluem aletas, turbuladores e superfície de ebulição.

As diversas modalidades de um sistema e método de ciclo de rankine orgânico para limitar a temperatura do fluido de trabalho proporcionam um meio altamente eficiente para evitar o superaquecimento e a decomposição do fluido de trabalho. O sistema e método também eliminam o uso do laço de fluido intermediário comumente usado que reduzem, deste modo, os custos de capital e complexidades significativos. As técnicas também permitem uma área ocupada reduzida de uma usina, permitindo o uso em uma ampla variedade de aplicações, tais como, porém, não limitadas a, plataformas de petróleo off- shore, onde o espaço se encontra em um valor superior ao nominal.

Certamente, deve-se entender que não necessariamente todos os tais objetivos e vantagens descritos acima podem ser atingidos de acordo com qualquer modalidade particular. Deste modo, por exemplo, aqueles versados na técnica irão reconhecer que os sistemas e técnicas descritos no presente documento podem ser incorporados e realizados de uma maneira que obtenha ou otimize uma vantagem ou grupo de vantagens, conforme ensinado no presente documento, sem necessariamente obter outros objetivos ou vantagens, como pode ser ensinado ou sugerido no presente documento.

Além disso, algué m versado na técnica irá reconhecer a intercambialidade de diversos recursos a partir de diferentes modalidades. Por exemplo, o uso de uma configuração de fluxo paralela entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual descrita em relação a uma modalidade pode ser adaptado ao uso e um trocador de calor que inclui recursos de aperfeiçoamento externos e recursos de aperfeiçoamento internos descritos em relação uns aos outros. De maneira similar, os diversos recursos descritos, assim como outros equivalentes conhecidos para cada recurso, podem ser misturados e combinados por alguém versado na técnica para construir sistemas e técnicas adicionais, de acordo com os princípios desta descrição.

Embora apenas certos recursos da invenção tenham sido ilustrados e descritos no presente documento, muitas modificações e alterações irão ocorrer para aqueles versados na técnica. Portanto, deve-se entender que as reivindicações em anexo são destinadas a cobrir todas tais modificações e alterações que se encontram dentro do verdadeiro espírito da invenção.

Claims

1. SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGÂNICO (10), configurado para limitar a temperatura de um fluido de trabalho (14) abaixo de uma temperatura limiar, sendo que o sistema (10) compreende: uma fonte de calor (16) configurada para proporcionar fluido de calor residual (18); um trocador de calor (20) acoplado à fonte de calor (16), o trocador de calor (20) que compreende: uma pluralidade de pelo menos um entre os recursos de aperfeiçoamento externos (82) ou internos (84), sendo que os recursos de aperfeiçoamento externos (82) são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho (14) e o fluido de calor residual (18) a partir da fonte de calor (16), externa ao trocador de calor (20) e os recursos de aperfeiçoamento internos (84) são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho (14) e o fluido de calor residual (18) a partir da fonte de calor (16), interna ao trocador de calor (20).

2. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, sendo que o trocador de calor (20) compreende um pré-aquecedor (28), um evaporador (22) e um superaquecedor (24).

3. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, sendo que os recursos de aperfeiçoamento externos (82) compreendem aletas (93).

4. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, sendo que os recursos de aperfeiçoamento internos (84) compreendem aletas internas, ou turbuladores ou superfície de ebulição.

5. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, sendo que a fonte de calor (16) é configurada para introduzir o fluido de calor residual no pré-aquecedor (28) ou no evaporador (22).

6. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, sendo que a temperatura limiar compreende cerca de 300°C.

7. MÉTODO (190) PARA PROPORCIONAR UM SISTEMA DE CICLO DE RANKINE ORGÂNICO, para limitar a temperatura de um fluido de trabalho abaixo de uma temperatura limiar, se ndo que o método compreende: proporcionar (192) uma fonte de calor configurada para transportar o fluido de calor residual; proporcionar (194) um trocador de calor acoplado à fonte de calor, o trocador de calor que compreende: uma pluralidade de pelo menos um dos recursos de aperfeiçoamento externos ou internos, sendo que os recursos de aperfeiçoamento externos são configurados para reduzir um primeiro coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, externa ao trocador de calor e os recursos de aperfeiçoamento internos são configurados para aumentar um segundo coeficiente de transferência de calor entre o fluido de trabalho e o fluido de calor residual a partir de uma fonte de calor, interna ao trocador de calor.

8. MÉTODO (190), de acordo com a reivindicação 7, sendo que o dito fornecimento (194) de um trocador de calor compreende proporcionar pelo menos um entre um pré-aquecedor, um evaporador ou um superaquecedor.

9. MÉTODO (190), de acordo com a reivindicação 7, sendo que os ditos recursos de aperfeiçoamento externos (82) compreendem aletas (93).

10. MÉTODO (190), de acordo com a reivindicação 7, sendo que os ditos recursos de aperfeiçoamento internos (84) compreendem aletas, turbuladores e superfície de ebulição.