Research into the recovery of exhaust gases from ice using an expansion machine and fuel conversion

Abstract

Розроблена схема енергетичної установки на базi двигуна внутрiшнього згоряння 1Ч 6,8/5,4 з iскровим запаленням та двохступеневої системи утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв. Пiдiбрано основнi елементи першої та другої ступенi системи утилiзацiї. У якостi першої ступенi використано роторно-поршневу розширювальну машину, а у якостi другої ступенi конверсiю палива. Проведено дослiдження ефективних параметрiв двигуна 1Ч 6,8/5,4 з системою глибокої двохступеневої утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв на рiзних режимах роботи. Отримано залежностi змiнення питомої ефективної витрати палива вiд потужностi енергетичної установки при використаннi тiльки конверсiї палива та в поєднаннi з розширювальною машиною. Отримано залежностi параметрiв роботи роторно-поршневого двигуна вiд витрати робочого тiла. Визначено температури робочих тiл в реакторi та теплову потужнiсть вiдпрацьованих газiв в залежностi вiд навантаження двигуна, а також необхiдну кiлькiсть енергiї для перетворення етанолу в синтез-газ. Отримано залежностi ступеня конверсiї етанолу вiд температури реакцiї та масової витрати через реактор. Визначена залежнiсть питомої теплоти хiмiчної реакцiї вiд ступеня конверсiї. Встановлено, що при досягненнi повної конверсiї за реакцiєю розкладання весь рiдкий етанол повнiстю перетворюється в горючий синтез-газ, основними компонентами якого є водень, оксид вуглецю та метан. Розрахункова питома нижча теплота згоряння синтез-газу складає 28,79 МДж/кг. Для отримання 1 кг синтез-газу витрачається 4,0 МДж теплової енергiї. Визначено, що за умови застосування конверсiї палива та вiдповiдно добавок синтез-газу, питома ефективна витрата етанолу, в залежностi вiд режиму роботи двигуна, знижується до 12 %. Кiлькiсть енергiї, яку необхiдно використати в реакторi для отримання синтез-газу, складає 50...65 % вiд теплоти, що видiляється з вiдпрацьованими газами на даному режимi роботи. Встановлено, що застосування роторно-поршневий розширювальної машини в якостi першого ступеня утилiзацiї тепла вiдпрацьованих газiв дозволило отримати прирiст потужностi енергетичної установки на 27 %. Встановлено, що застосування двох ступенiв утилiзацiї, призводить до зниження питомої ефективної витрати палива на 29 % Ключовi слова: конверсiя, етанол, синтез-газ, вiдпрацьованi гази, паливо, роторно-поршнева розширювальна машина UDC 621.438