آنالیز حرارتی و بهینه سازی راندمان سیکل ترکیبی اتو- استرلینگ به منظور بازیابی انرژی اتلافی خروجی از اگزوز موتور احتراق داخلی

Abstract

در این تحقیق استفاده از سیکل استرلینگ جهت بازیابی اتلاف حرارتی گازهای خروجی موتور احتراق داخلی بررسی شده است. شبیه سازی تک بعدی احتراق جهت پیش بینی بار حرارتی و دمای گازهای خروجی از اگزوز موتور انجام شده است. نتایج تست تجربی موتور گازسوز M355G جهت صحه گذاری مدل شبیه‌سازی استفاده شده است. دمای گازهای خروجی از اگزوز در محدوده 710-610 درجه سانتیگراد و بار حرارتی انتقال یافته به اگزوز 176.7-84.1 کیلووات اندازه‌گیری شده است. برنامه تهیه شده دمای گازهای خروجی را با میانگین 3.8 درصد و توان تولیدی را با میانگین5.9درصد خطا پیش‌بینی می‌نماید. آنالیز حرارتی انرژی منتقل شده به سیستم خنک‌کاری، سیستم اگزوز و توان خروجی موتور انجام شده و بیانگر این مطلب است که تقریباً 25 درصد انرژی به سیستم اگزوز هدایت شده است.با نصب گرم‌کن موتور استرلینگ پیشنهادی در مسیر گازهای خروجی از اگزوز بازیابی 8.4 کیلووات در بهترین حالت امکان‌پذیر است. شبیه سازی موتور استرلینگ نوع آلفا جهت پیش‌بینی بازیابی انرژی توسط نرم افزار جی‌تی انجام شده و جهت صحه گذاری شبیه‌سازی از نتایج تست موتور سولو استفاده شده است. با توجه به دقت 9 درصدی در پیش بینی توان تولیدی موتور استرلینگ، موتور جدیدی با فشار کاری پایین‌تر پیشنهاد شده است. با توجه به تغییر دمای گازهای خروجی موتور احتراق داخلی که ناشی از تغییر شرایط کارکردی نظیر دور موتور است، میزان توان تولید شده و راندمان برای موتور استرلینگ محاسبه شده است. آنالیز حرارتی سیکل ترکیبی نشانگر افزایش 2 تا 3 درصدی راندمان نسبت به راندمان موتور احتراق داخلی می‌باشد.