Utilization of waste heat energy of the exhaust gases in a diesel engine using the ORC system

• Autorzy: Buczek Łukasz , Samoilenko Dmytro

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.2050

Warianty tytułu

PL

Utylizacja odpadowej energii cieplnej spalin w silniku ZS za pomocą układu ORC

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Waste heat recovery systems using the organic Rankine cycle (ORC systems) can be a way to increase the overall efficiency of internal combustion engines (ICE) and way to reduce the emission to the environment. The main two advantages of ORC systems are: the use of thermal energy, which is dissipated into the environment in the form of heat - fuel energy, which is not used by the ICE and the lack of interference in the operation of the ICE. Additionally, high efficiency, low construction costs and high compatibility and flexibility of ORC systems mean that their installation on ICE exhaust systems is economically justified and simple. The article below proves the legitimacy of considering the above-mentioned solution, proposes an ORC system concept for a laboratory ICE, presents a diagram of the procedure during the design/construction of the system and presents the initial energy balance of the solution.

PL

Układy utylizacji energii cieplnej wykorzystujące organiczny obieg Rankine’a (układu ORC) mogą być sposobem na zwiększanie ogólnej sprawności silników spalinowych (SS), a więc jednocześnie na zmniejszanie emisji związków szkodliwych do środowiska. Głównymi dwiema zaletami układów ORC są: wykorzystywanie energii cieplnej, która jest rozpraszana do środowiska w postaci ciepła, a więc energii paliwa, która nie jest wykorzystywana przez SS oraz brak ingerencji w pracę SS. Dodatkowo, wysoka sprawność, niskie koszty budowy oraz wysoka kompatybilność i elastyczność układów ORC powodują, iż ich zabudowa na układach wylotowych SS jest ekonomicznie uzasadniona i prosta. W poniższym artykule dowiedziono zasadności podjęcia rozważań dot. w/w rozwiązania, zaproponowano koncepcję układu ORC dla laboratoryjnego SS, przedstawiono schemat postępowania podczas projektowania/budowy układu oraz przedstawiono wstępny bilans energetyczny rozwiązania.

Słowa kluczowe

EN

diesel engine; ORC system; test stand

PL

silnik ZS; układ ORC; stanowisko badawcze

• Wydawca: Wydawnictwo ITS
• Czasopismo: Transport Samochodowy
• Rocznik: 2022
• Tom: z. 2
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogra. 12 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Buczek Łukasz

• Instytut Pojazdów i Maszyn Roboczych PW, Zakład Silników Spalinowych

autor

Samoilenko Dmytro

• Instytut Pojazdów i Maszyn Roboczych PW, Zakład Silników Spalinowych

Bibliografia

• 1. Europejska Agencja Środowiska. Emisja dwutlenku węgla (CO2). Statistical Pocketbook (2021). https://dane.utk.gov.pl/sts/eko-kolej/emisja-dwutlenku-wegla-co2/18035,Emisja-dwutlenku-wegla-CO2.html
• 2. Chatzopoulou M. A., Simpson M., Sapin P., Markides C. N. Off-design optimization of organic Rankine cycle (ORC) engines with piston expanders for medium-scale combined heat and power applications. Applied Energy 238 (2019), 1211-1236. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261918319068
• 3. Samoilenko D. Variable geometry radial inflow turbines with vaneless distributor: theory, research and application. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2019.
• 4. Rech S., Zandarin S., Lazzaretto A., Frangopoulos C. A. Design and off-design models of single and two-stage ORC systems on board a LNG carrier for search of the optimal performance and control strategy. Applied Energy 204 (2017), 221-241.
• 5. Yue C., Wang P. Thermal analysis on vehicle energy supplying systembased on waste heat recovery ORC. Energy Procedia 158 (2019),5587-5595.
• 6. Hoang A. T. Waste heat recovery from diesel engines based on Organic Rankine Cycle. Applied Energy 231 (2018), 138-166.
• 7. Yue C., Tong L., Zhang S. Thermal and economic analysis on vehicle energy supplying system based on waste heat recovery organic Rankine Cycle. Applied Energy 248 (2019), 241-255.
• 8. Alshammari F., Karvountzis-Kontakiotis A., Pesyridis A., Usman M. Expander Technologies for Automotive Engine Organic Rankine Cycle Applications. Energies (2018), 11, 1905.
• 9. Yu G., Shu G., Tian H., Wei H., Liu L. Simulation and thermodynamic analysis of a bottoming Organic Rankine Cycle (ORC) of diesel engine (DE). Energy 51 (2013), 281-290.
• 10. Macchi E., Astolfi M. Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems. Technologies and Applications.
• 11. Chatzopoulou M. A., Markides C. N. Thermodynamic optimisationof a high-electrical efficiency integrated internal combustion engine–Organic Rankine cycle combined heat and power system. Applied Energy 226 (2018), 1229-1251.
• 12. Punov P., Milkov N., Danel Q., Perilhon C. A Study of Waste Heat Recovery Impact on a Passenger Car Fuel Consumption in New European Driving Cycle. Proceedings of the European Automotive Congress EAEC-ESFA 2015, DOI 10.1007/978-3-319-27276-4_14

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)