Створення технологічної моделі рекуператора енергії вихлопних газів дизельного двигуна маломірного судна
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.194938Ключові слова:
рекуперація енергії, дизельний двигун, маломірні судна, термоелектричний генератор, вихлопні газиАнотація
Рекупераційні системи для утилізації енергії вихлопних газів дизельних двигунів, що існують, призначені для суден великого та середнього розміру. Існує потреба розробки відповідної системи рекуперації енергії відхідних газів для маломірних суден.
Створено технологічну модель рекупераційного пристрою для маломірних суден у вигляді термоелектричного генератора (ТЕГ), який працює на енергії відхідних газів. Проаналізовані технічні умови розташування ТЕГ на судні і визначені складові його конструкції. Запропоновані технічні рішення для удосконалення процесу теплопередачі енергії від газу до ТЕГ, а саме: використання термоелектричних модулів (ТЕМ), що мають робочу температуру вище 1000 °С; застосування квадратної форми перерізу трубопроводу і розміщення спіралеподібного циліндра всередині трубопроводу генератора.
На підставі результатів теоретичних обчислень досліджено теплову модель термоелектричного генератора і розраховані технологічні параметри використання ТЕМ для забезпечення максимального значення ККД ТЕГ. Встановлено необхідність поділу генератора на три складові секції, що працюють як окремі генератори. Показана можливість одержання при використанні ТЕГ до 0,8 кВт електричної енергії, якщо частота обертання валу дизельного двигуна дорівнює 1500 об/хв.
Запропоновано оптимальний спосіб використання електричної енергії генератора, що полягає у застосуванні мотор-колеса. Функцією мотор-колеса обрано перетворення надлишкової електричної енергії ТЕГ в механічну енергію (в допомогу основному двигуну) в межах комплексного підвищення ККД використання палива. Надано відповідну схему під’єднання мотор-колеса до енергосистеми судна.
Вказані шляхи підвищення ККД термоелектричного генератора та розширення можливостей його застосування на маломірних суднахПосилання
- Gohari, A., Matori, A. N., Yusof, K. W., Toloue, I., Sholagberu, A. T. (2018). The effect of fuel price increase on transport cost of container transport vehicles. International Journal of GEOMATE, 15 (50), 174–181. doi: https://doi.org/10.21660/2018.50.30814
- Budashko, V. V. (2017). Design of the three-level multicriterial strategy of hybrid marine power plant control for a combined propulsion complex. Electrical Engineering & Electromechanics, 2, 62–72. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2017.2.10
- Girgin, I., Ezgi, C. (2017). Design and thermodynamic and thermoeconomic analysis of an organic Rankine cycle for naval surface ship applications. Energy Conversion and Management, 148, 623–634. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.06.033
- Ji, D., Tseng, K. J., Wei, Z., Zheng, Y., Romagnoli, A. (2016). A Simulation Study on a Thermoelectric Generator for Waste Heat Recovery from a Marine Engine. Journal of Electronic Materials, 46 (5), 2908–2914. doi: https://doi.org/10.1007/s11664-016-5038-8
- Kumar, S., Heister, S. D., Xu, X., Salvador, J. R., Meisner, G. P. (2013). Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part I: Numerical Modeling and Baseline Model Analysis. Journal of Electronic Materials, 42 (4), 665–674. doi: https://doi.org/10.1007/s11664-013-2471-9
- Politicin, B. M., Shtanko, O. D., Litvinova, M. B., Karpova, S. O. (2017). Energy recovery device for the internal combustion engine. Naukovyi visnyk Natsionalnohо hirnychnoho universytetu, 3, 82–89.
- Anatychuk, L. I., Kuz, R. V. (2016). Thermoelectric generator for trucks. Journal of Thermoelectricity, 3, 43–48.
- Nour Eddine, A., Chalet, D., Faure, X., Aixala, L., Chessé, P. (2018). Optimization and characterization of a thermoelectric generator prototype for marine engine application. Energy, 143, 682–695. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.11.018
- Onishchenko, D. O., Pankratov, S. A., Zotov, A. A., Osipkov, A. S., Poshekhonov, R. A. (2017). Study of Influence of Hydraulic Thermoelectric Generator Resistance on Gasoline Engine Efficiency. International Journal of Applied Engineering Research, 12 (5), 721–727.
- Vikhor, L. N., Anatychuk, L. I. (2009). Generator modules of segmented thermoelements. Energy Conversion and Management, 50 (9), 2366–2372. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2009.05.020
- Golubev, M. V. (2013). Automatisation of the ship system for exhaust gases cleaning. Electrotechnic and computer systems, 10 (86), 74–79.
- Sudovye dizel'nye dvigateli: Seriya Iveco. Available at: http://www.brizmotors.ru/equipment/marine_engines/commercial/
- Sudovye dvigateli: Seriya YC4D. Available at: http://www.yuchai.ru/13-sudovye-dvigateli
- Nanni diesel. Available at: https://suddiesel.ru/catalog/666/
- Leontiev, A. I., Kavtaradze, R. Z., Onishchenko, D. O., Golosov, A. S., Pankratov, S. A. (2016). Improvement of piston engine operation efficiency by direct conversion of the heat of exhaust gases into electric energy. High Temperature, 54 (1), 105–112. doi: https://doi.org/10.1134/s0018151x16010053
- Yanov, S. (2014). Teplovaya effektivnost' parovyh kotlov. Moscow: Inostrannaya literatura, 152.
- Wolfram Support. Available at: https://support.wolfram.com/kb/27134
- Sizov, V. G. (2008). Teoriya korablya. Odessa: Feniks, Moscow: TransLit, 464.
- Datasheet: LTC3802 – Dual 550kHz Synchronous 2-Phase DC/DC Controller with Programmable Up/Down Tracking. Available at: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/3802f.pdf
- Datasheet: LTC3810 – 100V Current Mode Synchronous Switching Regulator Controller. Available at: https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Ltc3810&gclid=EAIaIQobChMIsr_2wfj-5gIVjZIYCh3q7Ax4EAAYASAAEgKNgPD_BwE
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Olexandr Shtanko, Maryna Litvinova, Artem Andrieiev, Mariia Andrieieva, Petro Savchuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
