Transient simulation and validation of a condenser for a supercritical organic Rankine cycle

Tesis Energía y Ambiente (maestría) - Instituto Tecnológico de Buenos Aires - Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe, 2020. Este trabajo contiene el desarrollo de un modelo tanto, fluidodinámico como termodinámico, para un condensador con tubos horizontales y aletas planas, además de su aplicación para un modelo dinámico en Simulink con el propósito de estudiar los regímenes transitorios del condensador en una planta de investigación geotérmica móvil ubicada en Campus Nord KIT llamada MoNiKa. Durante el diseño del modelo, se probaron diferentes métodos y correlaciones para la predicción de la pérdida de presión y la transferencia de calor. Los resultados de la versión final, son presentados comparados con valores medidos para su validación. La validación se llevó a cabo en dos pasos, el primero se trata de una primera aproximación con diferentes puntos estacionarios, y el segundo con datos transitorios de las pruebas del MoNiKa. El modelo dinámico se construyó en Simulink con diferentes bloques basados en el código Matlab. Todas las propiedades físicas de los fluidos fueron extraídas del REFPROP, que es una base de datos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). Todas las propiedades necesarias para la simulación se migran primero a una base de datos en Matlab y luego son utilizadas por el programa como tablas de búsqueda dinámica, esto ayuda a mejorar la respuesta temporal de la simulación. Parámetros como presión, entalpía y temperatura fueron comparados para la validación y el análisis de los valores predichos, donde se muestra una buena aproximación de la realidad. En el caso específico de la pérdida de presión, mejores sensores son necesarios para lograr un análisis conclusivo. Este primer modelo para un condensador transitorio es una buen modelo base, pero necesita ser mejorado, por ejemplo, para un escenario de aire húmedo, que es una de las características del condensador instalado.