Исследование холодильной системы на основе объединённых сверхкритического энергетического цикла на CO2 и транскритического холодильного цикла на CO2 с использованием теплоты отработавших газов двигателя

Большая часть энергии топлива, сжигаемого в двигателях внутреннего сгорания, теряется в виде сбросной теплоты. Для решения этой проблемы предложена технология утилизации сбросной теплоты, направленная на повышение общего коэффициента полезного действия двигателя. В данной работе исследуется холодильная система, приводимая в действие теплотой, на основе сверхкритического цикла на CO2 (S-CO2), интегрированного с транскритическим холодильным циклом на CO2 (T-CO2), с целью создания альтернативы абсорбционным холодильным системам. Предлагается использовать объединённую систему для охлаждения продуктов при их перевозке в рефрижераторном грузовике за счёт утилизации теплоты отработавших газов двигателя. В этой системе цикл S-CO2 поглощает теплоту отработавших газов, а мощность, вырабатываемая детандером, используется для привода компрессоров как энергетического цикла S-CO2, так и холодильного цикла T-CO2. В отличие от громоздких абсорбционных холодильных систем, энергетическую установку и парокомпрессионную холодильную машину можно уменьшить до мощности в несколько киловатт, что открывает возможность разработки малогабаритных холодильных систем, работающих за счёт сбросной теплоты и широко применимых для утилизации теплоты от двигателей внутреннего сгорания грузовиков, судов и поездов. Также исследована новая конфигурация с общим охладителем. Результаты показывают, что объединённый цикл S-CO2/T-CO2 с общим охладителем обладает сопоставимыми характеристиками и термодинамически реализуем. Теплоты, содержащейся в отработавших газах, достаточно для того, чтобы объединённая система S-CO2/T-CO2 обеспечивала необходимое охлаждение кузова рефрижераторного грузовика площадью поверхности более 105 м2.