طراحي و بهسازي سيكل رنكين دوگانه براي بازيابي حرارت اتلافي از موتور احتراق داخلي در خودرو

دكتري

حدود دو سوم از انرژي سوخت در موتورهاي احتراق داخلي از طريق دود اگزوز و سيستم خنك‌كاري تلف مي‌شود. معمولا به علت ورود (جذب) كم اين گرماي اتلافي، در سيستم بازيابي(به خصوص از منابع دماپايين) و پايين بودن راندمان سيستم بازيابي، مقدار كمي از اين انرژي اتلافي مورد بازيابي قرار مي‌گيرد. در اين كار با هدف افزايش بازيابي گرماي اتلافي از موتور احتراق داخلي، دو راهبرد ارائه گرديد. در راهبرد اول، يك راهكار ابتكاري جهت بهبود راندمان و كارائي سيكل رنكين ارائه و بررسي گرديد. وجه تمايز اين راهكار در اين است كه علاوه بر افزايش راندمان سيستم، اين امكان را فراهم مي‌كند كه در يك سيكل واحد به طور همزمان از دو منبع حرارتي با كيفيت‌هاي متفاوت بازيابي صورت گيرد. اما اين راهكار بهبود كمي در مقايسه با توان توليدي سيستم بازيابي، در كارائي سيستم ايجاد كرد. اما ايده اصلي و موفق اين كار، ارائه راهبردي براي افزايش جذب انرژي اتلافي در سيستم بازيابي است كه به وسيله راهكار سيكل رنكين دماپايين غيرارگانيك اجرائي شد. در اين راهكار با افزايش انرژي ورودي به سيستم، خروجي سيستم با همان راندمان قبلي، افزايش مي‌يابد. از جمله نقاط قوت اين سيستم، دستيابي به مقدار چشگيري كار از منبع گرماي اتلافي سيستم خنك‌كاري، به وسيله سيكل رنكين دماپايين است. در اين كار با نگاه كل‌نگري به ساختار سيستم، مدل ترموديناميكي و انتقال حرارتي مورد استفاده براي بررسي اين سيستم‌ها ارائه و ضمن تطابق، مدل به وسيله دو نرم افزار متلب و اكسل كدنويسي شد. سپس ساختارهاي پيشنهادي به اين وسيله ارزيابي و نتايج آنها ارائه گرديد. اين كار به نوعي يك سير تكامل ساختاري را ارائه مي‌كند تا به ساختار نهايي دست يابد. در اين كار با مرور ادبيات موضوع، شرايط مرزي سيستم شناسايي و براي ساختارهاي پيشنهادي، شرايط عملكردي سيستم تعيين شد. سپس با استفاده از مدل ايجاد شده، ساختارهاي پيشنهادي بررسي شدند. در گام آخر با بهينه سازي بهترين شرايط عملكردي سيستم نهايي نيز محاسبه و ارائه گرديد. از آنجا كه در طراحي اين سيستم هم اطلاعات تست و اوليهاي وجود نداشت و هم مراحل و روش طراحي يك چنين سيستمي مشخص نبود، در اين كار با ساده سازي مدل و تحليل اوليه، هم ايده ارائه شده به صورت اجمالي بررسي و حد و حدود اوليه مورد نياز براي طراحي يك سيستم معين شد و هم اينكه يك روش طراحي براي يك سيستم بازيابي حرارتي از موتور احتراق داخلي نيز به صورت الگوريتم بررسي و ارائه گرديد.

194146

دانشگاه علم و صنعت ايران

نيرو محركه

دكتر بهروز مشهدي - دكتر امير حسن كاكائي