Рисунок 1: Генератор древесного газа с рекуперацией тепловой энергии (с помощью двигателя Стирлинга ) может позволить использовать до 70% тепловой энергии сгорания древесины. Подобная система работает за счет использования двух отдельных генераторов электроэнергии (один на бензиновом двигателе внутреннего сгорания, другой на двигателе Стирлинга).Эффективность системы преобразования топлива можно повысить путем объединения двух или более двигателей вместе (это известно как «система с комбинированным циклом»). Это работает в том смысле, что отработанная тепловая энергия одного двигателя используется в качестве «топлива» для другого. Таким образом, второй двигатель, по сути, собирает энергию от первого двигателя. Следовательно, он отличается от когенерации и тригенерации , поскольку эти последние типы просто распределяют ненужную энергию в помещениях (отопление помещений) и не используют тепло для питания дополнительного двигателя (т.е. для выполнения механической работы или электричества).
В данной статье основное внимание уделяется тому, какие комбинации парогазового цикла можно использовать, и сравниваются комбинации двигателей между собой. Обратите внимание, что комбинации электродвигателя и теплового двигателя не включены, поскольку они не собирают ненужную энергию друг от друга. Вместо этого эта комбинация двигателей просто более эффективна, поскольку в определенных местах (например, в густонаселенных районах/городах) не может быть достигнут полный КПД теплового двигателя. Это связано с многочисленными остановками, запусками, уменьшением скорости двигателя, увеличением скорости двигателя... Электродвигатели, как правило, намного лучше справляются с этой задачей, что делает использование этого двигателя в таких условиях полезным и повышает эффективность работы двигателя. система в целом.
Содержание
Комбинирование поршневых паровых двигателей
Составной двигатель , хотя и считается одним двигателем, также можно рассматривать как совокупность поршневых паровых машин. Это связано с тем, что в нем используется несколько поршней, один за другим. Неиспользованная энергия пара, поступающего из одного поршня, повторно используется в следующем поршне. Однако эффективность системы обычно не превышает 15% (такой же КПД, как у однопоршневого парового двигателя), поскольку за счет тщательного подбора количества воды, размера бака нагревателя... не должно существовать избыточной тепловой энергии, которую можно было бы использовать. используется последующими поршнями.
Сочетание двигателя внутреннего сгорания и парового двигателя
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (бензиновый или дизельный) можно комбинировать с паровым двигателем, чтобы паровой двигатель мог использовать отработанную тепловую энергию двигателя внутреннего сгорания. Его эффективность составляет 30% (бензиновый двигатель внутреннего сгорания) или 35%-50% (дизельный двигатель внутреннего сгорания) + 15% (паровой двигатель) = 45%-65%. Некоторые коммерческие системы уже созданы. [1]
Объединение IC и двигателя Стирлинга
Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный) можно комбинировать с двигателем Стирлинга, чтобы отработанную тепловую энергию двигателя внутреннего сгорания можно было использовать двигателем Стирлинга (см. рис. 1). КПД при этом составляет 30% или 35%-50% (соответственно бензиновый, дизельный двигатель внутреннего сгорания) + 40% (двигатель Стирлинга) = 70% или 75%-90%.
Комбинирование двигателя внутреннего сгорания (ВС) с двигателем Стирлинга полезно для уже имеющихся двигателей внутреннего сгорания, как для стационарного использования, так и для использования в транспортных средствах. Приобретение новых двигателей внутреннего сгорания для создания такой системы целесообразно только в том случае, если двигатель будет использоваться в стационарных условиях. Это связано с тем, что двигатели IC (Дизель)/(Альфа-) Стирлинга имеют более длительный срок службы и меньше поломок, чем бензиновые двигатели и двигатели Бета-Стирлинга. Однако в транспортных средствах лучше использовать либо один двигатель – поскольку он легче и занимает меньше места – (т. е. двигатель Стирлинга), либо – если требуется сопоставимая эффективность – комбинацию легкого внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга (т. е. квазитурбины и двигателя Бета-Стирлинга). ).
Примечания
Обратите внимание, что необходимо различать дизельные двигатели. В целом можно выделить 2 основных типа: 4-тактный дизельный двигатель и 2-тактный дизельный двигатель. Оба должны иметь непрямой впрыск, поскольку прямой/непосредственный впрыск не позволяет использовать низкосортное топливо (т.е. низкокачественные растительные масла, ...). 4-тактный дизельный двигатель, оснащенный непрямым впрыском, достигает эффективности только 35%, тогда как 2-тактный дизельный двигатель (прямопоточного типа с крейцкопфом) может достигать эффективности 50% и работать на любом типе жидкого топлива. [2] Обратите внимание, что 2-тактный дизельный двигатель полезен только для стационарного применения, так как они очень тяжелые. Их использовали на кораблях, так как в этих транспортных средствах дополнительный вес двигателя не имеет такого большого значения, как в наземных транспортных средствах, поскольку транспортные средства на воде уже испытывают снижение веса . Тем не менее, они, тем не менее, являются лучшими. для этого не используется, поскольку вес все равно играет роль (хотя и меньшую).
Также обратите внимание, что высокая эффективность может быть достигнута только при достижении оптимального соотношения скорость/нагрузка, см. «Электрические и гибридные электромобили».
