مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ترمودینامیکی چرخه ترکیبی تولید سه گانه با محرک موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI)

نویسندگان
1 فارع التحصل دانشگاه تبریز- دانشکده مکانیک
2 دانشیار/ دانشگاه تبریز- دانشکده مکانیک
3 دانشیار دانشگاه صنعتی سهند- دانشکده مکانیک
چکیده
یک چرخه ترمودینامیکی تولید سه گانه متشکل از یک موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI) و چرخه تولید همزمان توان-تبرید جذبی آب و آمونیاک معرفی و مورد مطالعه قرار می گیرد.در این چرخه از انرژی گازهای خروجی از موتور برای راه اندازی چرخه تولید همزمان استفاده می شود. همچنین از حرارت آب خنک کاری موتور می توان برای مصارف مسکونی استفاده کرد. به منظور مدلسازی ترمودینامیکی موتور HCCI از مدل احتراقی تک منطقه ای با سینتیک شیمیایی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت فشار تلمبه در چرخه تولیدهمزمان، ظرفیت سرمایشی این چرخه کاهش یافته، بازده قانون اول آن افزایش یافته و مقدار بیشینه ای برای بازده قانون دوم به دست می آید. همچنین مشاهده می شود که در چرخه تولید سه گانه، موتور بیشترین سهم را در نابودی اگزرژی به خود اختصاص می دهد. در شرایط غلظت آمونیاک 4/0 در خروجی جاذب چرخه تولید همزمان و در دمای محیط 25C، بیشینه مقدار بازده اگزرژی این چرخه در نسبت فشار تلمبه 486/9 رخ می دهد که در این شرایط نرخ صرفه جویی در مصرف انرژی و مقدار درصد کاهش نشر گاز گلخانه ای CO2 به ترتیب برابر 27/97% و 4/8% است.نتایج همچنین نشان می دهند که بازده اگزرژی چرخه تولید سه گانه ارائه شده نسبت به بازده اگزرژی موتور 5/4% افزایش می یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Thermodynamic Analysis of a Tri-generation Cycle with HCCI Engine as Prime Mover

نویسندگان English

Niloufar Sarabchi 1
Rahim Khoshbakhti Saray 3
چکیده English

A tri-generation cycle consisting of a homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine and an ammonia-water absorption cogeneration cycle are proposed and analyzed. The energy of engine exhaust gases are utilized to run absorption cogeneration cycle. Also the energy of cooling water can be used in residential applications. A single zone model with capability to consider chemical kinetic talculations is developed for the HCCI engine. The results show that increasing the pump pressure ratio of the cogeneration cycle causes a decrease in the refrigeration output and an increase in first law efficiency. At a particular value of this pressure ratio the second law efficiency is maximized. It is shown that the contribution of engine in the total exergy destruction in the tri-generation system is much higher than those of the other components. With an ammonia concentration of 0.4 in the solution leaving the absorber and with an ambient temperature of 25oC, the maximum exergy efficiency occurs when the pump pressure ratio is 9.486. At this condition, the fuel energy saving ratio and CO2 emission reduction are 27.97% and 4.8%, respectively. It is also shown that the second law efficiency of the tri-generation system is 5.4% higher than the second law efficiency of the HCCI engine.

کلیدواژه‌ها English

Exergy
Tri-generation system
Homogeneous charge compression ignition
Absorption refrigeration