جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای سپهر خسروی شاد)
موضوع: تحلیل انرژی و اگزرژی چرخه‌ی آلی رانکین به منظور بازیابی حرارت اتلافی از یک موتور پرخوران بنزینی
ارائه دهنده: سپهر خسروی شاد
استادان راهنما: دکتر مهدی نیلی احمدآبادی – دکتر ایمان چیت‌ساز
استادان مشاور: دکتر محمدرضا توکلی
استادان داور: دکتر محمود اشرفی‌زاده – دکتر محسن دوازده‌امامی
چکيده
اتلاف سهم قابل‌توجهی از انرژی سوخت سوزانده شده در موتورهای احتراق داخلی، حاکی از اهمیت ارتقاء کارایی و بازیابی انرژی تلف شده در این پیشرانه‌ها است. در خودرو‌های سواری متداول بیشترین هدر‌رفت انرژی از دو منبع دود راهگاه خروجی و سامانه خنک‌کننده‌‌ی موتور صورت می‌گیرد. مطالعه حاضر با تمرکز بر این دو منبع حرارتی، به بررسی عملکرد یک سامانه‌ی بازیاب حرارت اتلافی مبتنی بر چرخه‌ی آلی رانکین (چار)، در بازیافت انرژی اتلافی از موتور بنزینی یک خودروی سواری پرداخته است. هدف از این پژوهش یافتن شرایط کاری بهینه‌ی چار، انتخاب بهترین سیال کاری به منظور استحصال بیشینه توان خالص خروجی از چرخه بازیاب و همچنین ارزیابی کیفی عملکرد چار طراحی شده از طریق تحلیل اگزرژی آن است. برای دستیابی به این مقصود، مدل ترمودینامیکی پایا و صفر بعدی سامانه چار مبنا در نقطه‌ای از نقشه‌ی عملکرد موتور به عنوان نقطه معیار، که از شبیه‌سازی کارکرد خودرو بر اساس چرخه‌ی استاندارد رانندگی شهری بدست آمده، در نرم‌افزار ترموفلکس[1] طراحی گردید. با در نظر گرفتن گستردگی تعداد و تنوع، 27 سیال عامل اعم از سیالات خالص و مخلوط مورد ارزیابی قرار گرفتند. شرایط کاری بهینه‌ی سامانه مبنا با در نظر گرفتن دبی جرمی سیال عامل، پینچ[2] چگالنده[3] و فشار کاری توربین و چگالنده به عنوان متغیرهای طراحی برای هر ماده‌ی کاری از طریق بهینه‌سازی آن با روش سیمپلکس داونهیل[4] استخراج گردید. در ادامه با در اختیار داشتن داده‌های آزمایشگاهی برای 320 نقطه از نقشه کاری موتور مورد بررسی، کارایی انرژی و اگزرژی چرخه‌ی مبنای بهینه‌شده در تمام منطقه عملکرد موتور ارزیابی شد. نتایج مطالعات نشان داد به طور میانگین 0/02 تا 2/2 کیلووات از انرژی اتلافی موتور قابل بازیابی است. اگرچه سیالات تَر مانند آمونیاک، R21 و R22 بیشترین توان خالص را تولید کردند، اما سیالات آیزنتروپیک یا نزدیک به حالت آیزنتروپیک مانند RC318، R143A و R404A و مخلوط‌های زئوتروپیک با شیب دمایی ملایم در تغییر فاز بهترین گزینه در کاربرد با نوسانات شدید منابع حرارتی هستند.
[1] Thermoflex
[2] Pinch
[3] Condenser
[4] Downhill simplex method