优化螺旋线圈热交换器作为废物回收系统高效的燃料消耗

文摘

到2035年,能源需求将超过当前的需求市场的50%。能源的不可再生资源开始枯竭在过去的十年。这个损耗导致了涨价的能源使用每一个人。这干在能源资源给最影响运输的燃料消耗。这项研究仅仅旨在在排气管热损失中恢复过来。热交换器的热了可以作为另一个热源。这种换热器技术导致的提高发动机的效率。管道热损失的检索,发动机的燃料消耗减少。这发生减少燃料消耗引起的成本为每一个数量的燃料使用。换热器的设计和模拟使用固体工作软件。 A prototype was produced in line with the simulated design of the heat exchanger. A pilot test was done to compare the initial data gathered using the prototype and that of gathered using the simulation. The test was run five times, measuring values for different variables. The results of the research show that the variables have different relationships with other variables. The data gathered and p-values computed show the correlations between exit temperatures, pitch size, heat gain, and mass flow rate. The exit temperature is directly proportional to the heat gain and pitch size. On the contrary, the maximum heat gain is indirectly proportional to the effectiveness of the heat exchanger. The conclusion can be drawn that the analysis for the design helical coil heat exchanger and the results were found to be in good agreement with the experimental results. Furthermore, the effectiveness of the heat exchanger was proven to be directly proportional to the diesel fuel temperature. Following an in-depth multi-dimensional analysis of preliminary research results, it is recommended to consider for upgrade and invest further study regarding other parameters that might affect the recovery of heat losses.

关键字

热交换器,热膨胀(液体)、温差、热交换器效率

介绍

“能量热量传递系统的跨边界由于温差之间的系统和系统的环境”。系统不含热量,它包含能量,热是能量在运输途中或称为“热”1]。温差在任何条件的结果从能量流到一个系统或能量流从一个系统环境。前者会导致加热而后者导致冷却对象的牛顿冷却定律指出,物体的温度的变化率成正比的区别自己的温度和环境温度(即其周围环境的温度)2]。

引擎效率是重要的燃料消耗;现代发动机的最大效率大约是20%到35%这意味着65%的能量中包含燃料实际上失去了在废气热量35%和30%通过冷却器或散热器的引擎3]。大约一半的拒绝热量或热损失来自废气可以恢复和用作另一个热源加热燃料消耗的发动机。非常高效。燃烧燃料的引擎会导致更高的发动机效率和较低的燃料消耗。恢复排气管道的热损失和使用它作为另一个热源,提高发动机的效率是本研究的主要目的4)表示,“发动机缸内燃烧温度可以达到2700 K和更高的值。热量从发动机汽缸最终拒绝了周围的环境。不幸的是,通过保持引擎过热与传热环境,大部分的能量发动机内产生浪费,和大多数发动机的制动热效率30 - 40%[的顺序5]。拒绝的能量由发动机通过排气线是可以恢复和用作另一个热源通过热交换器。换热器设备用于传输或恢复废热源从一个到另一个,两个流体之间的换热过程,不同的温度和由一个坚实的墙出现在许多工程应用程序(6]。有不同类型的热交换器和换热器的类型,本研究将利用作为参考对换热器的设计恢复热拒绝都是螺旋和逆流热交换器。螺旋线圈热交换器是一种热交换器,将热量从一个流体转移到另一个没有混合流体的流体通过温差和换热器的设计使用的材料(7]。

螺旋盘绕换热器提供一定的优势。膜系数较高热量转移的速度通过一个墙流体从一个到另一个,更有效地利用可用的压降导致效率和更便宜的设计8]。真正逆流流动充分利用可用LMTD(对数的意思温度区别)。螺旋几何允许处理高温和极端温度差异没有高诱导应力或昂贵的伸缩缝。高压能力和能力完全清洁service-fluid流动面积增加换热器的优势(9]。

像所有的液体,柴油体积随着温度的增加略有扩大。热膨胀系数测量的速度扩张。一个典型的价值柴油的热膨胀系数是0.00083摄氏度(0.00046华氏度)。使用这个值,1.000加仑的柴油在7°C (20°F)将扩大到1.037加仑38°C (100°F)。(1]

实验的程序

实验设置的原理图所示图1。实验设置由一个不锈钢外壳的螺旋线圈铜管是通过发动机的废气流。确保最大传热铜螺旋线圈完全暴露在废气来自发动机温度最高达到133°C。不锈钢壳妥善绝缘,避免周围的热损失和最大化利用,来自于废气(热10]。

在表1显示了实验中使用的标准参数过程和仿真过程。所示图2,温度增加和螺旋线圈距之间的关系。随着间距的增加线圈的温度也会增加。

总结

温度增加和之间的关系球场螺旋线圈。随着间距的增加线圈的温度也会增加。增加沥青的温度的影响在增加,因为废气初始温度为133°C通过线圈的差距(沥青),携带柴油吸收热量。温度的增加吸收的燃料也有减少燃油消耗的影响。吸热燃料也增加(图3)。收集的数据使用仿真流程和实际运行的热交换器是用来计算发动机的质量流率检查热交换器是否足够有效减少燃料消耗。此外,它是表示表2。质量流量和温度之间的关系之外的燃料(11]。

方差分析

所有的数据被使用方差分析单因素试验。假定值必须小于0.05接受本文前面提到的假设。假定值小于0.05,收集的数据测试换热器的出口温度与音高关系可以证明正比例的两个参数。出口温度逐渐增加随着距大小的增加。另一方面,出口温度和热增益的假定值小于0.05。因此,可以说,柴油的得热量更大,如果出口温度也明显大。同样的事情可以在平均热增量之间的关系和热交换器的有效性12]。数据计算的逆比例最大的得热量和有效性而有效性之间的关系直接成比例和平均吸热(表3和4)。

表3:实验过程中计算数据表。

表4:柴油指数的计算。

结论

本文提出一种比较分析优化螺旋线圈的线圈设计热交换器。热交换器获取的能力和重用废热从一个到另一个来源是一个常识。本文所优化的相对测定换热器螺旋线圈的设计。本研究认为,修改螺旋线圈热交换器提供了优势微粒的油耗和排放。各种方程证明是巨大的援助在确定常数的值在研究中使用的参数。设计的评估显示了预期结果。螺旋线圈设计的改变通过增加热绝缘体,热交换器能够收集浪费热量和使用它们来更好的燃烧燃料产生的减少燃料消耗。螺旋线圈的绝缘,减少对环境的热损失。指的是列表的结果,它可以建立从这项研究结果达到符合最初的设计过程。设计过程和热评估的研究考虑,也有以下的结论。

设计过程采用给分级和评级的分析螺旋线圈热交换器和结果在良好的协议与实验结果。通过增加螺距螺旋线圈的长度,有效性,增加热交换器的长度不变。当柴油的温度增加,热交换器的有效性也会增加亦然。的各种方程使用不同的参数分析。比重的总体影响这些参数,温度/燃料获得的热量和质量流量消耗的发动机。分析表明,高温得到燃料的质量流率低于正常的燃料消耗摄入的引擎。这表明,螺旋线圈与参数考虑效率很高。分析还表明,随着管间距与常数线圈直径的增加,温度也会增加,从而增加螺旋线圈加热的效率。

引用

1. 默尔P和萨默顿。克雷格Schaum工程师。第二版的热力学的轮廓。2006年。
2. 佩里RH和绿色d·佩里的化学工程师手册,第七版,麦格劳-希尔。1997年。
3. Incropera FP。介绍传热,第五版,威利》2007。
4. 帕蒂尔RK, et al。螺旋线圈热交换器的设计。化学工程》2000。
5. Rourkela研究所技术。燃料消耗,身为马丁内斯》2001。
6. 默尔CP和克雷格WS。热力学工程师的第二版。2010。
7. Ajay C和Suryawanshi詹。通过我C引擎废气废热回收使用
8. 热电发电机。印度应用研究杂志。2013;3:270 - 271。
9. 美国环境保护署环保局400 F 92 007。移动办公室简报oms-5来源。1994年。
10. Ghobadi, et al。回顾传热和压降关联CurveCircular层流的导管。传热工程。2015;37:1 - 71。
11. Shokouhmand h .壳牌和盘管热交换器的试验研究使用威尔逊情节。在传热传质国际交流。2008;35:84 - 92。
12. 西奥多·l .传热的应用练习工程师。新泽西州威利》2011。
13. 戴,et al。人力驱动的无线充电器低功耗移动电子设备。IEEE消费者避署