Всесторонний обзор рекуперации бросовой теплоты дизельного двигателя с использованием органического цикла Ренкина

Органический цикл Ренкина (ORC) привлекает значительное внимание в применении к дизельным двигателям благодаря высокой способности повышать тепловой КПД и топливную экономичность за счет рекуперации теплоты от низкотемпературных источников бросовой теплоты. В данном обзоре сначала рассматриваются системы «двигатель–ORC» с учетом компромисса между такими параметрами, как масса, противодавление, занимаемое пространство и стоимость, с одной стороны, и тепловой эффективностью и топливной экономичностью — с другой. Выбор рабочего тела, конфигурации и параметров процесса анализируется на основе стационарной модели ORC. Согласно результатам анализа, для систем «двигатель–ORC» рекомендуются изоэнтропические рабочие тела, поскольку при их использовании происходит полное сухое расширение, а в конденсатор рабочее тело поступает с минимальным перегревом. Для одноконтурных систем стационарная модель ORC дает тепловой и эксергетический КПД до 25% и 36% соответственно. Эксергетический КПД комбинированных систем рекуперации достигает 46%. Одноконтурные системы ORC вырабатывают примерно на 25% меньше мощности, чем двухконтурные системы ORC. Одноконтурные конфигурации ORC рекомендуются для транспортных дизельных двигателей, поскольку они используют бросовую теплоту из нескольких источников, обеспечивая соблюдение ограничений по массе, пространству и стоимости. Двухконтурные конфигурации ORC предлагаются для стационарных дизельных двигателей, где ограничения по массе и занимаемому пространству менее существенны. Стационарные модели ORC подходят для анализа стационарных дизельных двигателей, а также автомобильных двигателей, работающих на автомагистралях, и судовых дизельных двигателей благодаря практически стационарным условиям в выпускной системе. Динамические модели ORC рассматриваются для транспортных дизельных двигателей, эксплуатируемых в городских условиях, из-за переходного характера условий выпуска; их сравнение проводится по времени вычислений, стоимости и точности динамического анализа.