Обзор органических циклов Ренкина для утилизации отходящего тепла двигателей внутреннего сгорания: обзор последнего десятилетия

Последнее десятилетие (2013–2023) стало наиболее продуктивным периодом в истории исследований органических циклов Ренкина (ORC) как по количеству публикаций, так и по числу цитирований. В статье представлен подробный обзор обширного массива недавних исследований утилизации отходящего тепла (WHR) двигателей внутреннего сгорания (ICE), который является необходимым продолжением обзора автора, опубликованного в 2013 году. Исследования охватывают разнообразные области применения, включая транспортные, стационарные и строительные системы, а также весь диапазон размеров двигателей и используемых топлив. Кроме того, конфигурации циклов значительно вышли за рамки базового ORC и регенеративного ORC, особенно благодаря сверхкритическим, трилатеральным и многоконтурным ORC. Значительное внимание привлекли хладагенты четвёртого поколения, такие как HFO (гидрофторолефины), HFE (гидрофторэфиры), природные хладагенты и зеотропные смеси, поскольку исследования стали отходить от популярного HFC-245fa (гидрофторуглерода). С точки зрения характеристик этот период ознаменовался всё более широким признанием снижения эффективности физических систем при динамических условиях работы источника, особенно по сравнению с моделированием в установившемся режиме. Благодаря развитию систем управления, в частности применению усовершенствованных регуляторов с прогнозированием по модели, потери, обусловленные динамическими режимами, были значительно сокращены. В исследованиях, ориентированных на практическое применение, предпринимались усилия по снижению рисков воспламеняемости рабочих тел, ограничению термического разложения и сокращению затрат. Современные конструкции систем и эксплуатационные целевые показатели были сформированы благодаря всё более сложным методам оптимизации; в некоторых исследованиях использовались большие данные и искусственный интеллект. Крупные программы, такие как SuperTruck II, дополнительно подтвердили сохраняющиеся трудности одновременного достижения целевых показателей стоимости, габаритов и производительности; тем не менее уже сегодня доступны серийные системы органического цикла Ренкина для утилизации отходящего тепла двигателей, что свидетельствует о начальном проникновении этой технологии на рынок. В дальнейшем двигатели следующего поколения могут проектироваться с учётом специально разработанных...