Nghiên cứu khả năng thu hồi nhiệt nước làm mát của động cơ đốt trong

Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu sử dụng năng lượng trong các ngành công nghiệp và giao thông vận tải ngày càng tăng cao. Trong khi đó, nguồn nhiên liệu xăng và diesel có nguồn gốc hóa thạch đang dần cạn kiệt trong tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn cung cấp cũng như vấn đề an ninh năng lượng. Vì vậy, bên cạnh việc phát triển các loại nhiên liệu thay thế, việc quản lý và nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn nhiên liệu hiện có đang là yêu cầu cũng như thách thức cho các quốc gia trên thế giới. Trong động cơ đốt trong có nhiều phương pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt. Trong đó, tận dụng nhiệt nước làm mát được coi là một trong những giải pháp đơn giản và đem lại hiệu quả cao. Nội dung bài báo sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu xác định khả năng thu hồi nhiệt nước làm mát của két thu hồi dạng tấm bằng phần mềm Ansys fluent. Kết quả cho thấy, hiệu suất thu hồi nhiệt nước làm mát phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc của động cơ đốt trong, trong điều kiện làm việc phù hợp của hệ thống thì có thể thu hồi hoàn toàn nhiệt lượng nước làm mát của động cơ đốt trong.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng thu hồi nhiệt nước làm mát của động cơ đốt trong KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI NHIỆT NƯỚC LÀM MÁT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG STUDY OF THE POSSIBILITY OF COOLING WATER HEAT RECOVERY IN INTERNAL COMBUSTION ENGIGE Khổng Vũ Quảng1,*, Nguyễn Duy Tiến1, Vũ Minh Diễn1,2, Phạm Văn Trọng3 Lê Mạnh Tới1, Lê Đăng Duy1, Trần Anh Quân1 TÓM TẮT 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu sử dụng năng lượng trong An ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường đang là các ngành công nghiệp và giao thông vận tải ngày càng tăng cao. Trong khi đó, những thách thức của mọi quốc gia trên thế giới. Nhiều nguồn nhiên liệu xăng và diesel có nguồn gốc hóa thạch đang dần cạn kiệt trong nghiên cứu cho thấy, động cơ đốt trong (ĐCĐT) tiêu thụ tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn cung cấp cũng như vấn đề an ninh năng khoảng 60 ÷ 70% nhiên liệu hóa thạch và là nguồn phát lượng. Vì vậy, bên cạnh việc phát triển các loại nhiên liệu thay thế, việc quản lý và thải chủ yếu các khí thải gây ô nhiễm môi trường không khí nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn nhiên liệu hiện có đang là yêu cầu cũng (CO, HC, NOx, PM, SOx) cũng như khí nhà kính CO2 - nguyên như thách thức cho các quốc gia trên thế giới. Trong động cơ đốt trong có nhiều nhân chính gây lên sự nóng lên toàn cầu [1,2]. Tuy nhiên, phương pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt. Trong đó, tận dụng nhiệt nước trong tương lai gần ĐCĐT vẫn sẽ là nguồn động lực chính làm mát được coi là một trong những giải pháp đơn giản và đem lại hiệu quả cao. của nhiều lĩnh vực đời sống như công nghiệp, nông nghiệp Nội dung bài báo sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu xác định khả năng thu hồi và giao thông vận tải. Do đó, giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ nhiệt nước làm mát của két thu hồi dạng tấm bằng phần mềm Ansys fluent. Kết và phát thải độc hại của ĐCĐT là yêu cầu cũng như thách quả cho thấy, hiệu suất thu hồi nhiệt nước làm mát phụ thuộc nhiều vào chế độ thức cho các nhà nghiên cứu hiện nay. Một số nghiên cứu làm việc của động cơ đốt trong, trong điều kiện làm việc phù hợp của hệ thống gần đây cho thấy, các động cơ hiện nay có thể đạt hiệu suất thì có thể thu hồi hoàn toàn nhiệt lượng nước làm mát của động cơ đốt trong. nhiệt lên tới 42 ÷ 48% khi được trang bị các công nghệ Từ khóa: Nhiệt nước làm mát; két thu hồi nhiệt, truyền nhiệt. hiện đại như tăng áp, phun nhiên liệu trực tiếp, cháy với hỗn hơp nghèo với các chế độ làm việc phù hợp [3, 4, 5]. ABSTRACT Tuy nhiên, trên các động cơ này vẫn còn hơn 50% năng Along with the socio-economic development, the demand for energy use in lượng do đốt cháy nhiên liệu bị lãng phí ra môi trường industries and transportation is increasingly high. Meanwhile, the fossil-fuel xung quanh, chủ yếu thông qua nước làm mát và khí thải such as gasoline and diesel fuel sources are depleting, directly affecting the fuel của ĐCĐT. Do vậy, tận dụng phần năng lượng nhiệt thải supply as well as the safety of energy security. Therefore, in addition to finding này đang là hướng nghiên cứu đầy triển vọng nhằm tiết alternative fuel sources, managing and improving the efficiency of using kiệm nhiên liệu và nâng cao hiệu suất sử dụng nhiệt của availablefuel is a requesting challenge for country worldwide. In Internal ĐCĐT [6, 7]. Xuất phát từ nhu cầu thực tế hiện nay trên các Combustion Engine (ICE), there are many ways to improve heat usage tàu khai thác thủy sản xa bờ của Việt Nam, mỗi chuyến ra efficiency.Inwhich, utilizing the cooling water heat is considered a simple and khơi ngoài các ngư cụ tàu phải mang theo một lượng lớn highly effective method. This paper presents the research results that determine nước ngọt - nhu yếu phẩm thiết cho toàn bộ hành trình, the cooling water heat recovery capacity by Ansys fluent software of a plate-type đây là nguyên nhân chính làm tăng phụ tải của động cơ heat recovery tank. The outcomes show that the recovery efficiency of cooling dẫn tới làm tăng chi phí nhiên liệu sử dụng cũng như giảm water depends on the working mode of the ICE and under appropriate system sút hiệu quả kinh tế trong quá trình khai thác. Vì vậy, tận conditions, it is possible to completely recover the cooling water heat output of dụng nhiệt nước làm mát và nhiệt khí thải của ĐCĐT để the ICE. chưng cất nước ngọt từ nước biển là một giải pháp có thể Keywords: Cooling water heat, heat recovery tank, heat transfer. giải quyết được những khó khăn nêu trên. Phương pháp này không những tăng hiệu suất sử dụng nhiệt của ĐCĐT 1 Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội mà còn giảm chi phí hoặc kéo dài thời gian của mỗi chuyến 2 Khoa Công nghệ ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đi bằng cách tạo ra nước ngọt nhằm phục vụ nhu cầu sử 3 Khoa Ô tô, Trường ...