Анализ современных технологий повышения эффективности использования тепловых выбросов двигателей внутреннего сгорания

от

А.Г. Клименко, А.В. Дологлонян, В.Т. Матвеенко
Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28
E-mail: kag1958776@gmail.com

УДК 621.432                                                             

DOI: 10.33075/2220-5861-2024-1-131-139

EDN: https://elibrary.ru/ueguxn

Реферат:

Показана роль двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в технологиях эффективной энергетики. Дан анализ существующих и освоенных промышленностью технологий повышения эффективности использования тепловых выбросов в ДВС, включая когенерацию, а также определение перспективных направлений, требующих дальнейшего научного исследования и обоснования. Проанализированы составляющие энергии выпускных газов, получаемых при сгорании топлив и их термодинамические характеристики в общем тепловом балансе ДВС. Показаны наиболее известные в технике способы рекуперации (использования) тепловой энергии выпускных газов, их эффективность в зависимости от режимов работы ДВС, а также достоинства и недостатки. Наиболее предпочтительными системами утилизации представляются системы, не требующие усложнения самой конструкции ДВС, а интегрированные как дополнительные модули, подключаемые в систему газовыхлопа ДВС. Предложены новые способы использования энергии выпускных газов с использованием турбокомпрессорного утилизатора, а также возможности его использования в совокупности с комбинацией известных способов утилизации теплоты в ДВС.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, тепловая энергия, тепловой баланс, тепловые выбросы, рекуперация тепла, турбокомпрессорный утилизатор.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Клименко А.Г., Очеретяный В.А. Правовые, экологические аспекты и особенности декарбонизации энергетики и транспорта в Российской Федерации // Системы контроля окружающей среды. 2022. № 2 (48). С. 61–72.
  2. Погорельский А. Нет, мир не перейдёт на электромобили: 5 главных препятствий // Электронный журнал Авто.ру.https://auto.ru/mag/article/whynotonlyelectro/
  3. Сайданов В.О., Случанинов Н.Н. Разработка вариантов схемных решений системы утилизации теплоты двигателя 6 ч 13/14 для электростанций железнодорожных войск // Специальная техника и технологии транспорта. 2023. № 17. С. 336–344.
  4. Gopal N.K., Pandiyarajan V., Velraj R., Rayapati S. Thermodynamic analysis of a diesel engine integrated with a pcm based energy storage system. International journal of thermodynamics. 2010. No. 13 (1). P. 15–21.
  5. Хрипач Н.А., Татарников А.П. Анализ систем преобразования энергии отработавших газов для когенерационных энергоустановок // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. С. 29.
  6. Liu J.P., Fu J., Feng K., Wang S.Q. Characteristics of engine exhaust gas energy flow. Journal of Central South University (Science and Technology), 2011. V. 42. No. 11. P. 3370–3376
  7. Сивухин Д. В. Общий курс физики: Учеб. пособие: для вузов. В 5 т. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. 5-е изд. испр. М.: Физматлит. 2005. С. 544.
  8. Özkan M., Özkan D.B., Özener O., Yılmaz H. Experimental study on energy and exergy analyses of a diesel engine performed with multiple injection strategies: Effect of pre-injection timing. Applied Thermal Engineering. 2013. V. 53. No. 1. P. 21–30.
  9. Овсянников Е.М., Клюкин П.Н., Кецарис А.А., Акимов А.В. Альтернатив-ный источник электрической энергии на автомобиле: использование энергии отработавших газов // Известия МГТУ МАМИ. 2014. Т. 1. № 1 (19). С. 45–50.
  10. Куликов В.А., Шарыпов А.В., Меньщиков Г.Н. [и др.] Рекуперация тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), используя эффекты Зеебека и Пельтье с приме-нением модулей не классического типа из материалов на основе теллуридов висмута и сурьмы, полученных нанотехнологией, включающей высоко-частотный нагрев, порошковую металлургию и экструзию // Зауральский научный вестник. 2013. № 2 (4). С. 67–77.
  11. Барышников С.И., Зеленцов А.А., Костюченков А.Н. Оценка перспектив использования турбокомпаундных ДВС в авиации // Двигатель 2017. Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 110-летию специальности “Поршневые двигатели”. МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: ООО «Лучший сервис». 2017. С. 10.
  12. Калашников Б.А., Кузнецов В.И., Яковлев А.Б. Выхлопные устройства наземных энергетических установок с закруткой газового потока // Омский научный вестник. 2018. № 5 (161). С. 19–24.
  13. Клименко А.Г., Дологлонян А.В., Матвеенко В.Т. Анализ схемных решений когенерационных установок на базе двигателей внутреннего сгорания и их влияние на эффективные и экологические характеристики // Системы контроля окружающей среды. 2022. № 3 (49). С. 62–68.
  14. Подзноев Г.П., Абдулгазис У.А., Дроботюк Н.И. Термодинамическая возможность использования в поршневых двигателях теплоты отработавших газов для каталитического риформинга эмульгированных водой моторных топлив // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2014. № 43. С. 4–11.
  15. Мельник Г.В. Технологии и оборудование для снижения вредных выбросов двигателей (по материалам специализированных журналов) // Двигателестроение. 2012. № 4 (250). С. 45–53.
  16. Матвеенко В.Т., Очеретяный В.А., Андриец А.Г. Перспективы повышения эффективности ГТД с регенерацией теплоты усложнением цикла // Вестник СевНТУ: сб. науч. трудов. Севастополь. 2010. Вып. 106. С. 120–123.

Loading