Регенеративная двухконтурная сверхкритико-подкритическая органическая цикл Ренкина система для утилизации сбросного тепла двигателей внутреннего сгорания

Система органического цикла Ренкина (ORC) рассматривается как перспективная технология утилизации энергии сбросного тепла двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Однако такое сбросное тепло обычно содержится как в охлаждающей жидкости, так и в выхлопных газах, имеющих существенно различающиеся температуры. Одна система ORC, как правило, не способна эффективно утилизировать энергию обоих источников сбросного тепла. Для решения этой проблемы была предложена двухконтурная система ORC, по существу состоящая из двух каскадно соединённых циклов ORC, предназначенных для раздельной утилизации энергии выхлопных газов и охлаждающей жидкости двигателя. Это позволяет существенно повысить общую эффективность утилизации энергии. В статье исследуется регенеративная двухконтурная система ORC, в которой в качестве рабочих тел используются экологически безопасные хладагенты R1233zd и R1234yf, для утилизации энергии сбросного тепла двигателя, работающего на сжатом природном газе (CNG). В отличие от большинства предыдущих исследований, сосредоточенных только на системе ORC, в настоящей работе система ORC и двигатель CNG анализируются совместно как интегрированная система. Поэтому анализ системы ORC выполнен на основе реальных данных об источниках сбросного тепла двигателя CNG при различных режимах работы. Для анализа характеристик предложенного двухконтурного цикла с четырьмя парами рабочих тел используется численная модель. Также подробно анализируется и обсуждается влияние регенеративного теплообменника и ряда других ключевых рабочих параметров. Затем характеристики интегрированной системы «двигатель–ORC» анализируются при фактических режимах работы двигателя, предварительно измеренных экспериментально. Кроме того, исследуются характеристики предложенной системы в нерасчётных режимах. Полученные результаты показывают, что предложенная двухконтурная система ORC может обеспечивать более высокие характеристики по сравнению с другими системами ORC в аналогичных приложениях.