افزايش بازيابي گرماي از دست رفته از موتوري احتراق داخلي با چرخه رنكين غيرآلي دوگانه

Increasing waste heat recovery from an internal combustion engine by a dual-loop non-organic Rankine Cycle

اين پژوهش با هدف افزايش توان توليدي سيستم بازيابي و با تمركز بر افزايش انرژي ورودي به سيستم بازيابي و راندمان آن، به بررسي تركيب يك سيكل رنكين غيرارگانيك دوگانه با يك موتور احتراق داخلي مي‌پردازد. راهبرد افزايش دماي ميانگين موثر گرماگيري در سيكل رنكين دما بالا(براي بهبود راندمان سيستم) و راهبرد افزايش جذب گرماي اتلافي در سيكل رنكين دما پايين (براي افزايش انرژي ورودي به سيستم) در سيكل رنكين دوگانه بررسي مي‌شود. در اين سيستم بازيابي، با تمركز بر بازيابي گرماي اتلافي سيستم خنككاري موتور، مي توان رادياتور را از سيستم خنك كاري موتور حذف نمود. اين ايده مي تواند با افزودن قطعات كمتري به موتور، هم كار خنككاري موتور را انجام دهد و هم توان اضافي توليد نمايد. با استفاده از تحليل ترموديناميكي، شرايط تركيب سيكل رنكين غيرارگانيك دوگانه با موتور تعيين شد. نتايج اين كار نشان داد كه نرخ بازيابي با افزايش راندمان سيستم بازيابي و انرژي ورودي به سيستم، افزايش يافت. توان خروجي سيستم بيش از kW 20 حاصل شد و راندمان كل سيستم به 33% افزايش يافت .

This research proposes the combination of a dual-loop non-organic Rankine cycle (DNORC) with an internal combustion engine to increase the output power of the recovery system by focusing on the increase in the energy input and system efficiency. In doing so, it investigates the strategy of increasing the mean effective temperature of heat addition in the high-temperature Rankine cycle (HTRC) (to improve the system efficiency and the strategy of increasing the waste heat entering the low-temperature Rankine cycle (LTRC) (to increase the energy input. In this recovery system, by focusing on the recovery of the waste heat from the engine cooling system and exhaust, the radiator can be removed from the engine cooling system, and by mounting fewer parts on the engine, not only can extra power be generated but also the engine can be cooled down faster and more efficiently. By using a thermodynamic analysis, the appropriate matching conditions between the DNORC with the engine are determined. The results showed that as the input energy increased, the recovery rate and system efficiency also increased. The output power of the recovery system exceeded 20kW and the efficiency of the whole engine and the recovery system increased to 33%.