Optimizacija zatvorenog Rankineova ciklusa s obzirom na dobivenu snagu u odnosu na raspoloživu energiju vrućih ispušnih plinova

U radu je matematički modeliran rad sustava za iskorištavanje otpadne topline vrućih ispušnih plinova cestovnih vozila, koji se sastoji od šest komponenti (pumpa, predgrijač, isparivač, pregrijač, ekspander, kondenzator). Definiran je model Rankineovog ciklusa s osam karakterističnih točaka na ulazima, odnosno izlazima iz komponenti sustava. Svaka točka karakterizirana je pripadajućim tlakom, temperaturom, entalpijom i entropijom. Iz zakona očuvanja energije određuje se maseni protok radnog medija kroz sustav, izmjenjenjivani toplinski tokovi i dobivane neto snage u sustavu i određeni su termički stupnjevi djelovanja procesa. Izmjenjivači topline su modelirani pomoću bezdimenzijskih π značajki koje daju vezu između temperaturnih razlika i površine potrebne za izmjenu topline. U programskom paketu Matlab razvijen je odgovarajući numerički postupak za određivanje maksimalno dobivene snage uz zadana ograničenja: temperature i masenog protoka dimnih plinova, te temperature okolišnjeg zraka. Analizirani su sustavi za dva slučaja radnog medija (voda i etanol). Zaključeno je da maksimalno ostvariv neto rad kada se ne vodi računa o ograničenju površine izmjenjivača, nešto veći u slučaju etanola, ali uz više potrebne tlakove u ciklusu, i veće dovađane i odvađane toplinske tokove, pa posljedično i uz veće površine izmjenjivača topline. Za zadanu površinu izmjenjivača topline iz ciklusa s vodom je moguće dobiti veću snagu