Концептуальная основа рекуперации отходящего тепла двигателей с воспламенением от сжатия: технологии, рабочие тела и теплообменники

В последние годы осведомленность о производстве устойчивой энергии с использованием возобновляемых источников значительно возросла вследствие истощения запасов ископаемого топлива и внедрения мер по защите окружающей среды. Эффективность преобразования энергии традиционных двигателей внутреннего сгорания составляет 35%, тогда как остальная энергия рассеивается в виде отходящего тепла при охлаждении двигателя. К настоящему времени разработано несколько методов рекуперации отходящего тепла (WHR), включая органический цикл Ренкина (ORC), термоэлектрические генераторы (TEG), двигатели Стирлинга (SE) и электрический турбокомпаундинг (ETC). Для повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания посредством инновационных систем рекуперации тепла и снижения энергетических потерь, особенно в автомобильных приложениях, проведено множество исследований. Новизна данной обзорной статьи заключается в анализе различных аспектов технологий рекуперации отходящего тепла с точки зрения повышения топливной экономичности и экологического соответствия дизельных двигателей с учетом технологической осуществимости и реализуемости применения. Кроме того, настоящее исследование представляет собой попытку дать всесторонний обзор различных критериев выбора рабочего тела, параметров теплообменников и их оптимизации. Результаты показывают, что отходящее тепло может эффективно использоваться для выработки дополнительной мощности, что, в свою очередь, позволяет повысить общий коэффициент полезного действия и оптимизировать использование отходящей энергии посредством внедрения системы рекуперации тепла выхлопных газов. В исследовании также рекомендуется уделять особое внимание инновационным конструкциям теплообменников, различным параметрам теплообменников и выбору рабочего тела, поскольку это может значительно улучшить топливную экономичность двигателей с воспламенением от сжатия.