Науковий вісник НГУ

Рекупераційний пристрій до двигуна внутрішнього згоряння

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 1

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Технології енергозабезпечення

Останнє оновлення: 25 липня 2017

Опубліковано: 25 липня 2017

Перегляди: 3316

Authors:

Б.М.Політикін, д-р техн. наук, проф., Державний вищий навчальний заклад „Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова“, м. Миколаїв, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.Д.Штанько, канд. фіз.-мат. наук, доц., Державний вищий навчальний заклад „Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова“, м. Миколаїв, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.Б.Літвінова, канд. фіз.-мат. наук, доц., Державний вищий навчальний заклад „Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова“, м. Миколаїв, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С.О.Карпова, Державний вищий навчальний заклад „Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова“, м. Миколаїв, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Мета. Розробка пристрою для утилізації частини теплової енергії вихлопних газів бензинового двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), що відповідає конструкції автомобілів, які існують. Створення відповідної моделі та розрахунок основних параметрів термоелектричного генератора, що працює на енергії вихлопних газів, з обґрунтуванням можливості отримання електричної енергії в кількості, достатній, як мінімум, для заміни електромеханічного генератора автомобіля.

Методика. Використовувалося фізичне й математичне моделювання процесів теплопередачі та генерації електричної енергії в термоелектричних генераторах.

Результати. Проведено аналіз фізичної моделі процесу, що відбувається при віддачі теплової енергії від потоку вихлопного газу у трубопроводі генератора, та визначено принцип розрахунку його основних параметрів. Розроблена математична модель теплообміну у трубопроводі блокового термоелектричного генератора. Створена програма на базі програмного забезпечення Wolfram Ma­the­ma­tica та проведено розрахунок відповідних параметрів для кожного блоку при різних навантаженнях ДВЗ. Технічно обгрунтовано створення пристрою для рекуперації енергії палива, що викидається назовні, для ДВЗ легкових автомобілів. Відповідним пристроєм є термоелектричний генератор із блоковою будовою, що працює на тепловій енергії вихлопних газів. Запропоновано використання повітряного охолодження для отримання оптимального ККД перетворення. Показана можливість отримання при його використанні до 1 кВт електричної енергії.

Наукова новизна. Розроблено інноваційний при­стрій утилізації енергії вихлопних газів для моделей автомобілів, що вже існують. Уперше запропонована й обґрунтована структура розділення термоелектричного генератора на три блоки, що працюють як окремі термоелектричні генератори, а також введення в середину газового потоку порожнього циліндра з повздожніми ребрами на поверхні для покращення теплопередачі за рахунок випромінювання.

Практична значимість. Використання запропонованого термоелектричного генератора дозволяє провести заміну електромеханічного генератора автомобіля з подальшим використанням надлишкової енергії рекуперації. Енергія, що збережена в результаті рекуперації, у перерахунку на спожите паливо складає не менше 2 %, що є важливим як в економічному, так і в екологічному аспектах.

References.

1. Kumar, S., Heister, S.D., Xu, Salvador, and Meisner Kumar, Heister, Xu, Salvador, Meisner G.P., 2013. The Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part I: Numerical Modeling and Baseline Model Analysis. Journal of Electronic Materials, 42(4), pp. 665–674.

2. Gregory, P., 2011. Meisner Advanced Thermoelectric Materials and Generator Technology for Automotive Waste Heat at GM. In: USA, Thermoelectric Research and Development Projects at GM Global R&D, Thermoelectrics Applications Workshop, USA, 3‒6 January, 2011, Hotel Del Coronado.

3. Mikhailovsky, V.J. and Belinsky-Slotylo, V.R., 2013. Two-stage modules based on SiGe and Bi₂Te₃ for thermoelectric generators. Technology and designing in the electronic equipment, 2‒3, pp. 39‒42.

4. Kumar, S. Heister, X. Xu, Salvador, J. and Meisner, P., 2013. Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part I: Numerical Modeling and Baseline Model Analysis. Journal of Electronic Materials, 42(4), pp. 665‒675.

5. Groshev, I. and Poluhin, I., 2014. Samarium sulfide and the latest developments on the basis thereof. Components and technologies, 8, pp. 126‒132.

6. Anatychuk, L.I., Kuz, R.V. and Rozver, Y.Y., 2012. Efficiency of thermoelectric recuperators of the exhaust gas energy of internal combustion engines. In: 9th European Conference on Thermoelectrics (ECT’11). http://dx.doi.org/10.1063/1.4731607.

7. Anatychuk, L.I. 2014. Influence of air cooling on the efficiency of the sectional thermoelectric generator for a vehicle with a gasoline engine. Thermoelectricity, 5, pp. 48‒54 .

8. Janov, C., 2014. The thermal efficiency of steam boilers. Moscow: Foreign literature.

9. Kushch, A.S. and Bass, J.C., 2011. Thermoelectric development Hi-Z technology. In: Proc. of XX International Conference on Thermoelectrics, China: Beijing, 2011. http:/www/osti.gov/scitech/servlets/purl/826274.

03_2017_Politykin
2017-07-23  671.02 KB  674

• Наступна >