ЭКОНОМИЯ
ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
Мощность,
подводимая
с топливом
33.%') Полезная механическая мощность
30 % / Потери выхлопа
31 % / Потери в холодильнике
б % Потери на трение и тепловую радиацию
Рис. 5. Диаграмма энергетического баланса дизеля
этим при проектировании гибрид-
ных приводов должна обязатель-
но учитываться средняя продол-
жительность цикла движения, так
как при определенных обстоятель-
ствах
повышенные технические и
финансовые затраты (аккумулятор-
ная батарея + двухслойные конден-
саторы) могут оказаться неоправ-
данными по сравнению со схемой,
базирующейся только на двухслой-
ных конденсаторах.
Использование энергии
отработавших газов
В дизелях только около трети
количества химической энергии,
содержащейся в топливе, преобра-
зуется в полезную механическую,
оцениваемую величиной крутяще-
го момента на коленчатом валу дви-
гателя. Остальные две трети отво-
дятся примерно в равных количе-
ствах с охлаждающей водой и отра-
ботавшими газами (рис. 5).
В связи с относительно высо-
кими температурами и достаточ-
но большой кинетической энерги-
ей отработавшие газы дизеля обла-
дают значительными резервами с
точки зрения рекуперации энергии.
Классическим примером полезного
применения
энергии отработавших
газов является использование отво-
димого тепла для отопления и для
работы турбокомпрессоров.
Другую возможность использо-
вания энергии отработавших газов
дает паровой замкнутый цикл. При-
влекательность этого способа за-
ключается в том, что здесь не тре-
буется дополнительная установка
электрических систем на подвиж-
ном составе, что является большим
преимуществом для тепловозов и
дизель-поездов с гидравлической
передачей.
Основными элементами такой
системы являются питающий на-
сос, испаритель, расширитель и
конденсатор. Испаритель представ-
ляет собой теплообменник, в кото-
ром тепло отработавших газов пе-
реходит в рабочую среду (например,
воду) и при наличии соответствую-
со стороны рабочего тела
Рис. 6. Схематичное представление моделировавшейся системы для использования тепла
отработавших газов (AWN)
щих условий приводит к ее фазо-
вому превращению, т. е. к испаре-
нию. После этого парообразное ра-
бочее тело подается в расширитель.
Здесь в результате расширения ра-
бочего тела производится механи-
ческая работа, которая может быть
использована для целей привода.
Далее отработавший пар посту-
пает в конденсатор, где происходит
обратный переход пара в жидкое
состояние, после чего вода снова
подается питающим насосом в ис-
паритель (рис. 6). С помощью этой
системы
выполнялась
оценка по-
тенциала системы для использова-
ния тепла отработавших газов (си-
стемы AWN).
В общем случае каждая система,
в которой происходит преобразова-
ние тепловой энергии в механиче-
скую или электрическую, связана с
КПД цикла Карно
цс
Ч с = ( Г ш а х - Г т ш ) / Г тах-
0
)
Если в формулу подставить зна-
чения максимальной температуры
рабочего тела, достигающей в хо-
де процесса 600 °С, и минималь-
ной, равной 90 °С, то максималь-
ный КПД цикла Карно получается
равным 58%.
Идеальным
термодинамиче-
ским циклом преобразования теп-
ла в механическую энергию явля-
ется цикл Ренкина (цикл паросило-
вой установки), который не может
быть реализован в реальных тех-
нических системах. Чтобы оценить
эффективность рассматривавшей-
ся системы AWN, в качестве посто-
янного термического КПД рабоче-
го процесса
r\th
был принят термиче-
ский КПД цикла Ренкина, который
вместе с КПД испарителя
цу
и рас-
ширительной машины
г\Ех
составля-
ет общий КПД
r\AWN,
равный 12%:
Чии^ПуПйПа-
(2)
Расчет полезной механической
мощности, реализованной на рас-
ширителе, выполняется по мини-
мальному значению температуры
отработавших газов
TAG
m
in = 180 °С.
42
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, № 1
предыдущая страница 40 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн следующая страница 42 Железные дороги мира 2011 01 читать онлайн Домой Выключить/включить текст