تحليل انرژي، اگزرژي و اقتصادي موتور احتراق داخلي مجهز به سيستم‌هاي پرخوران و خنك‌كن مياني

Energy, Exergy and Economic Analysis of an Internal Combustion Engine Equipped with Turbocharger and Intercooler

تحليل اگزرژي ابزاري براي تعيين سهم فرايندهاي دخيل در انتقال قابليت كاردهي ورودي به سيستم و مكاني است كه در آن، افت انرژي مفيد در يك سيستم يا فرايند رخ مي‌دهد. در اين تحقيق، تحليل اگزرژيك عملكرد موتور احتراق داخلي اشتعال جرقه‌اي مجهز به سيستم‌هاي پرخوران و خنك‌كن مياني مدنظر است. براي اين منظور ابتدا روش مدل‌سازي اجزاي سيستم تحت مطالعه يعني موتور، كمپرسور، توربين و خنك‌كن مياني معرفي مي‌شود. سپس پايه‌هاي مفهومي لازم براي تحليل اگزرژي سيستم، با تعريف عبارات اگزرژي و ايجاد معادله تعادلي مربوط بنا نهاده مي‌شود و روابط مربوط به بازده قانون دوم، براساس تعريف مربوط به حالت ايديال عملكردي براي هر جز ارايه مي‌شود. همچنين روش آناليز اگزرژواكونوميك براي تحليل اقتصادي و بهينه‌سازي سيستم‌هاي حرارتي بر مبناي تركيب مفاهيم مالي و اگزرژي ارايه مي‌شود. از نتايج تحليل اگزرژي مشخص مي‌شود كه فرايند احتراق عامل غالب در بازگشت‌ناپذيري سيستم است. از نتايج ديگر اين تحقيق، مي‌توان به عملكرد مطلوب‌تر موتور از منظر پارامترهاي اگزرژواكونوميك نسبت به ساير اجزاي سيستم اشاره كرد.

Exergy analysis is a method of evaluating the contribution proportion of each process on transmission of initial availability of the system and determining the positions of useful energy losses. In this research exergic analysis of an internal combustion engine equipped with turbocharger and intercooler is attended. To do this, at first, the procedure of performance simulation of the system components i.e. engine, compressor, turbine and intercooler is briefly explained. Then by defining exergy terms and using related exergy equilibrium equations for open and closed systems necessary conceptual basis for exergy analysis, is introduced. Also exergo-economic analysis, as a powerful tool for cost study and optimization of complex energy systems is developed by combining the second law of thermodynamics concept with economic view points. The results show that combustion process produces the most proportion of the system irreversibility. Furthermore, regarding exergo-economic parameters, engine has the most suitable performance among the related components of the system.