بررسی تجربی و طراحی یک مبدل حرارتی با رویکرد بازیابی بهینه حرارت اتلافی از یک موتور دیزلی

اتلافات حرارتی موتورهای احتراق داخلی تا حد زیادی به سبب انرژیهای موجود در گازهای داغ خروجی، سیال خنککننده موتور، و گازهای داغ بازخورانی شده می باشد. بیش از ۳۰ الی ۴۰ درصد انرژی سوختی در موتورهای احتراق داخلی از طریق گازهای خروجی تلف شده و فقط ۳۰ الی ۴۰ درصد آن به کار مفید تبدیل می شود. در مقاله ی حاضر یک سیستم تولید همزمان توان و حرارت با محرک اولیه ی موتور دیزلی یک دیزل ژنراتور kVA ۵۰ به منظور بررسی در حوزه بازیافت حرارت اتلافی، مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور افزایش ضریب بهره وری و بازده اگزرژی مبدل حرارتی و به تبع آن افزایش بازده چرخه تولید همزمان، یک مبدل حرارتی از نوع پوسته و لوله دو پاسه پره دار با نوار تابیده طراحی شده است. این مبدل با ظرفیت kW ۴۴ برای بار کامل موتور طراحی شده و شبیه سازی آن برای شش بار مختلف انجام شده است. ابعاد مبدل مزبور برای دستیابی به بیشترین ضریب بهره وری، بازده اگزرژی و کمترین افت فشار آب بهینه سازی شده است. پس از شبیه سازی، مبدل حرارتی طراحی شده از منظر انرژی و اگزرژی با مبدل پوسته و لوله سیستم موجود، مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد در بار کامل موتور و جریان ۲۰ لیتر بر دقیقه سیال سرد، حرارت گازهای خروجی به میزان kW ۸۶ / ۴۳ بازیابی شده اند و ضریب بهره وری مبدل حرارتی از % ۶ / ۸۰ به % ۳ / ۹۴ ارتقا یافته است . همچنین، بازده قانون اول چرخه تولید همزمان و بازده اگزرژی مبدل به ترتیب به میزان % ۹۷ / ۴ و % ۷۴ / ۴ افزایش یافته است

Keywords:

مبدل حرارتی پوسته و لوله , بازیافت انرژی اتلافی , سیستم تولید همزمان , موتور دیزلی