Parametric study of a turbocompound diesel engine based on an analytical model

Zhao, Rongchao; Zhuge, Weilin; Zhang, Yangjun; Yin, Yueping; Zhao, Yuhong; Chen, Zhen

doi:10.1016/j.energy.2016.09.029

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“…No estudo dos autores [21] um simulador foi implementado para verificar quanto poderia ser recuperado dos gases de escapamento com uma turbina de potência, variando amplamente os parâmetros que influenciavam a geração. Ao final do estudo, foi notado na maioria dos casos a redução no consumo de combustível ficou na ordem de 4%, sendo um caso especial chegando próximo de 10%.…”

Section: As Turbinas De Potênciaunclassified

“…Outro estudo que também utilizando a configuração híbrida foi o dos autores [23], no qual foi obtido uma solução eficiente e bastante prática pelo baixo custo e pelo aumento na vida útil das baterias, inclusive em veículos híbridos. Assim como discutido em [21], a partir da equação acima obtém-se a razão de expansão na turbina para as condições operacionais impostas no simulador. Assim, pelos parâmetros impostos na saída da turbina obtém-se qual razão de expansão existe nela para manter o equilíbrio termodinâmico.…”

Section: As Turbinas De Potênciaunclassified

“…Também pode-se notar que aumentando as eficiências ou a temperatura de saída dos gases de escapamento a razão de expansão da turbina diminuirá. = 120 Sendo = π π 6 − π 1 [21].…”

Section: As Turbinas De Potênciaunclassified

“…Assim, os dados apresentados na Tabela 1 foram calculadas com as respectivas temperaturas na tabela, sendo alterados com a variação da temperatura. Na Tabela 2 são apresentados os dados do motor utilizados no presente estudo, obtidos do estudo de [21]. Tabela Nota-se que a redução no consumo de combustível é mais acentuada conforme a eficiência da turbina aumenta, assim como a razão de expansão ótima aumenta com o aumento da eficiência, até um determinado limite, aumentando o consumo de combustível após esse ponto.…”

Section: Perdas Por Atrito No Motorunclassified

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Power recovery exemplification using turbocompound technique on diesel engines

Lavarda¹,

Lodetti²

2019

Blucher Engineering Proceedings

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RESUMOO conceito dos turbocompressores surgiu simultaneamente com os motores de combustão interna, por volta de 1890. Elas foram introduzidas, inicialmente, na industrial naval, seguida pela aviação, pela ferroviária, chegando até os veículos rodoviários entre as duas grandes guerras. De forma simplificada, os turbocompressores aproveitam a energia do fluxo dos gases quentes do escapamento, que seriam desperdiçados para o ambiente, para forçar mais ar na admissão do motor, o que aumenta a eficiência global do sistema térmico. Mesmo assim, muita energia ainda é desperdiçada pelos gases de escapamento e as turbinas de potência (turbocompound) buscam aproveitar essa energia. Desta forma, o presente trabalho busca exemplificar as formas de utilização das turbinas de potência descritos na literatura e utilizados na indústria, trazendo na revisão bibliográfica disposições usuais de obtenção da potência e as formas que são utilizadas. Além disso é apresentado o simulador no qual foram implementadas as equações termodinâmicas que modelam os motores diesel com turbinas de potência. Nos resultados são apresentados a validação das equações implementadas com a literatura disponível juntamente com a variação dos parâmetros que influenciam o consumo de combustível e aumento de potência: razão de expansão da turbina de potência, temperatura dos gases e contrapressão do escapamento e a RPM do motor. Em suma, a máxima redução de consumo de combustível foi na ordem de 10% quando são utilizados valores elevados de razão de expansão, temperatura e eficiências com baixa contrapressão, além do consumo de combustível ser independe da RPM. Um ponto de destaque é o aumento do consumo de combustível quando os parâmetros não estão configurados para o regime de trabalho do motor, degradando as condições operacionais do sistema. INTRODUÇÃONos últimos anos houve um aumento significativo na busca de solução energéticas melhores em nosso cotidiano, ou mesmo, que aproveitem melhor os recursos que estão disponíveis nas fontes convencionais de energia. Essa busca na otimização da utilização dos recursos engloba desde atitudes diárias nossas, como reciclagem de materiais, até mesmo o modo de viver globalizado, como o compartilhamento de veículos. Na indústria automotiva essa busca está acontecendo há algumas décadas, com a melhora na eficiência energética dos motores, impulsionado principalmente pelas crises do petróleo e pela cada vez menor quantidade de emissões que podem ser feitas pelos veículos, definidas pela legislação de vários países.Mais recentemente os veículos elétricos voltaram a chamar a atenção da indústria automotiva, por, entre outras coisas, os motores elétricos possuírem eficiência energética maiores que 90% e não emitirem poluentes. Assim, a tendência atual é que os veículos, pelo menos de passeio, sejam elétricos ou híbridos, vide noticiário mundial sobre os próximos lançamentos de marcas centenárias de veículos de passeio nos grandes salões de automóveis (Berlim, Detroit, Paris etc.).

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Section: As Turbinas De Potênciaunclassified

“…Também pode-se notar que aumentando as eficiências ou a temperatura de saída dos gases de escapamento a razão de expansão da turbina diminuirá. = 120 Sendo = π π 6 − π 1 [21].…”

Section: As Turbinas De Potênciaunclassified

Section: Perdas Por Atrito No Motorunclassified

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Power recovery exemplification using turbocompound technique on diesel engines

Lavarda¹,

Lodetti²

2019

Blucher Engineering Proceedings

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“…Several technologies can be applied to recover the waste heat of an internal combustion engine, including turbocompounding, organic Rankine cycle (ORC), and thermoelectric generators [3][4][5][6]. When comparing these technologies, two key factors should be taken into consideration.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Similarity Theory Based Radial Turbine Performance and Loss Mechanism Comparison between R245fa and Air for Heavy-Duty Diesel Engine Organic Rankine Cycles

Zhang

Zhuge

Zhang

et al. 2017

Entropy

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Organic Rankine Cycles using radial turbines as expanders are considered as one of the most efficient technologies to convert heavy-duty diesel engine waste heat into useful work. Turbine similarity design based on the existing air turbine profiles is time saving. Due to totally different thermodynamic properties between organic fluids and air, its influence on turbine performance and loss mechanisms need to be analyzed. This paper numerically simulated a radial turbine under similar conditions between R245fa and air, and compared the differences of the turbine performance and loss mechanisms. Larger specific heat ratio of air leads to air turbine operating at higher pressure ratios. As R245fa gas constant is only about one-fifth of air gas constant, reduced rotating speeds of R245fa turbine are only 0.4-fold of those of air turbine, and reduced mass flow rates are about twice of those of air turbine. When using R245fa as working fluid, the nozzle shock wave losses decrease but rotor suction surface separation vortex losses increase, and eventually leads that isentropic efficiencies of R245fa turbine in the commonly used velocity ratio range from 0.5 to 0.9 are 3%-4% lower than those of air turbine.

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Diesel Engine Waste Heat Recovery Schemes for Improved Fuel Economy and Reduced Emissions: Simulation Results

Mondal

2021

Energy, Environment, and Sustainability

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Diesel engines are widely used for road and marine transports. Stationary diesel engines are also used for off-grid supply of electricity for households or to run the auxiliary equipment such as pump, compressor, etc. A significant portion of the thermal energy input to diesel engines is ultimately rejected as waste heat. Exhaust flue gas from marine diesel engines are at about 300 °C. On the other hand, jacket cooling water and scavenging air cooling water are available at below 100 °C. Available waste heat from road transport system may be utilized to produce cooling/heating effect for conditioning of the cabin environment. The waste heat may also be used in turbo chargers for a higher power density. In marine applications, the waste heat may drive a bottoming power cycle to supply the auxiliary power. Waste heat available form a stationary diesel power plant can even be used to run a cogeneration/polygeneration unit satisfying some of the localized energy needs. In the present chapter, simulation results of possible schemes and effects of waste heat recovery from diesel engines have been explored. Finally, generalized principles for the simulation of diesel engine waste heat recovery have been discussed.

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Parametric study of a turbocompound diesel engine based on an analytical model

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Power recovery exemplification using turbocompound technique on diesel engines

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Similarity Theory Based Radial Turbine Performance and Loss Mechanism Comparison between R245fa and Air for Heavy-Duty Diesel Engine Organic Rankine Cycles

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