Optimization and application of Stirling engine for waste heat recovery from a heavy-duty truck engine
Ağır vasıta motorundan atık ısının geri kazanımı ̇için Stirling motorunun optimizasyonu ve uygulaması
- Tez No: 821907
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ, PROF. DR. HASAN BEDİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Bu tezde, ağır vasıtaların dizel motorundaki atık ısının geri kazanımı için Stirling motorunun kullanımı detaylı olarak çalışılmaktadır: İlk olarak, birinci derece analiz yöntemi kullanılarak üç tip Stirling motorunun seçilen parametreleri için maksimum teorik boyutsuz şaft işi hesaplanarak karşılaştırılmaktadır. Sonuçlar, Beta tipi Stirling motorunun daha yüksek güç yoğunluğu sayesinde, Alfa ve Gamma tiplerinden daha verimli olduğunu göstermektedir. Sonuçlar ticari aracın egzoz gazındaki atık ısının geri kazanımında kullanılacak sistemin ön tasarımında kullanılmaktadır. Yol testinde ölçülen egzoz gazı sıcaklıkları ile yapılan hesaplamalar, atık ısı geri kazanımı sisteminin içten yanmalı motorun gücünün \%1'ine karşılık gelen 3 kW kadar güç çıkışı, buna bağlı olarak \%0.4 kadar yakıt tüketiminde düşüş sağladığını göstermektedir. İkinci olarak, Beta tipi motoru için atık ısı geri kazanımı sisteminin dinamik analizi, ikinci derece analiz yöntemi ile, boyut kısıtlarını göz önünde bulundurarak yapılmaktadır. Egzoz gazı devridaimi soğutucusunu veya egzoz çıkış borusunu ısı kaynağı olarak kullanan, farklı dört Stirling motoru simüle edilmektedir. Dinamik analiz, kamyon egzoz gazının düşük ısı transfer oranı sebebiyle, Stirling motorlu atık ısı kazanımı sisteminin makul derecede güç üretemediğini ve ticari araç uygulamalarında kullanım için elverişli olmadığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the use of the Stirling engine for recovery of waste heat from a heavy-duty truck diesel engine is studied in detail: First, the maximum theoretical non-dimensional shaft work for three types of Stirling engines is calculated, and out from the three types are compared by optimizing selected parameters in the shaft work equation using a first-order analysis. The results show that the Beta-type Stirling engine is more effective than the Alpha and Gamma types with higher power density. Results are then used for a preliminary design of the waste heat recovery (WHR) system from the exhaust gases of a commercial truck. Calculations carried out with exhaust gas temperatures measured on-road tests show that the WHR system can provide 1\% of internal combustion engine (ICE) power output, corresponding to 3 kW, offering about 0.4\% reduction in fuel consumption. Second, a dynamic analysis is performed on the Beta-type engine using a second-order analysis, considering size constraints. Four Beta-type Stirling engines that use the exhaust gas recirculation (EGR) cooler or the tailpipe as a heat source are simulated. The dynamic analysis shows that the Stirling engine WHR system does not generate a reasonable power output because of the low heat transfer rate from the truck's exhaust gas. Therefore, it does not appear feasible for use in commercial vehicle applications.
Benzer Tezler
- Gemilerde organik rankine çevrimine dayalı atık ısı geri kazanım sistemlerinin ileri termal analizleri ve termo-ekonomik optimizasyonu
Advanced thermal analyses and thermo-economic optimization of waste heat recovery systems based on organic rankine cycle onboard ships
MEHMET AKMAN
Doktora
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Terfi merkezleri enerji verimliliğinin değerlendirilmesi ve enerji ihtiyacını destekleyecek güneş-rüzgar hibrit sisteminin tasarımı-optimizasyonu; Kağıthane Terfi Merkezi örneği
Evaluation of energy efficiency of pump station and design-optimization of solarwind hybrid system to support energy need; the case of Kağithane Pump Station
İHSAN MUSTAFA DOĞAN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİHA ÖZTUNA
- Design and structural finite element analysis of an artificial neural network based optimized alpha type stirling engine
Yapay sinir ağı bazlı optimize edilmiş bir stırlıng motorunun tasarımı ve yapısal sonlu elemanlar analizi
CENGİZ YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA BAYATA
- Dizel içten yanmalı motorlarda silindir içerisindeki hava hareketlerinin incelenmesi
In-cylinder flow characterization of air in diesel internal combustion engines
CEM DEMİRKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Lineer altarnatörde hareket kontrollü ve performans analizi
Motion control and performance analysis of linear altarnatör
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SÜRMEN