8158

بازيابي حرارتي موتور احتراق داخلي

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1401

دكتر محمد حسن شجاعي فرد

-

1401/08/16

مكانيك

heat recovery of internal combustion engine

با توجه به بازدهي پايين موتورهاي احتراق داخلي بازيابي حرارت اتلافي آنها از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. همچنين اين بازيابي حرارتي در كاهش استفاده از سوخت‌هاي فسيلي و كاهش اثر گازهاي گلخانه‌اي نيز اثرگذار است. در اينجا ما دو روش TEG و ORC كه روش‌هاي مؤثري براي بازيابي حرارتي بودند را بررسي كرديم و باتوجه‌به اينكه در روش TEG امكان استفاده آن در ظرفيت‌هاي بالا وجود ندارد و همچنين مجاورت منبع گرم و سرد در اين روش از روش ORC براي بازيابي حرارتي و مدل‌سازي استفاده كرده‌ايم. همچنين براي بررسي سيكل رانكين از سيكل ايده‌آل ترموديناميكي استفاده كرديم در اين روش ارزيابي ابتدا بايد يك سيكل ترموديناميكي ايده‌آل تعريف شود و نسبت بازده سيكل واقعي به سيكل ايده‌آل براي ارزيابي عملكرد آن محاسبه شود. يك چرخه ترموديناميكي ايده‌آل مبتني بر منبع گرما (Hi-Cycle) به‌عنوان جايگزيني براي چرخه كارنو، تحت منابع حرارتي چندگانه و با ظرفيت حرارتي محدود ارائه مي‌شود. ما در اينجا از نمودار t-q براي مقايسه اشكال مختلف سيكل ORC استفاده كرديم كه در مقايسه با نمودار دما - آنتروپي (t-s) كه به طور گسترده در تحقيقات قبلي مورداستفاده قرار گرفته است، قادر است كيفيت انرژي منابع گرماي اتلافي مختلف و همچنين كميت انرژي را نشان دهد؛ بنابراين، دومي براي تجزيه‌وتحليل در چرخه Rankine در زمينه ICE-WHR مناسب‌تر است. و سيكل رانكين همراه با بازياب مياني براي مدل‌سازي بهينه‌تر انتخاب شد. سيال كاري انتخاب شده براي سيكل مدل‌سازي شده سيال اتانول است و همچنين اندازه بويلر و كندانسور در سيكل بهينه‌سازي‌شده است. باتوجه‌به شرايطي محيطي (دما و دبي گاز خروجي) سيكل مدل‌سازي شده به ما w 1300.36 كار خروجي مي‌دهد و باتوجه‌به كار موردنياز پمپ كه w 31.5194 است كه در نتيجه كار خالص خروجي ما w1268.8406 است (kw1.268). وزن كل سيكل مدل‌سازي شده 20 كيلوگرم است و باتوجه‌به اينكه اين افزايش وزن مقدار قابل‌توجهي براي كاهش كارايي و راندمان خودرو به‌حساب نمي‌آيد و همچنين تأثير بسزايي در افزايش سوخت خودرو ندارد (اين افزايش وزن در خودرو هاي سبك تقريباً 0.08 ليتر در 100 كيلومتر افزايش سوخت دارد) استفاده از سيكل كارآمد و مفيد است. البته بايد جنبه‌هاي اقتصادي موضوع هم بررسي شود.