Các phương pháp tận dụng năng lượng nhiệt khí thải trong động cơ đốt trong

SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẬN DỤNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT KHÍ THẢI TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG METHODS OF UTILIZING EXHAUST WASTE HEAT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE Khổng Vũ Quảng1, Nguyễn Duy Tiến1,*, Phạm Minh Tuấn1, Nguyễn Phi Trường2, Lê Mạnh Tới1, Lê Đăng Duy1 TÓM TẮT Hiện nay, việc phát triển động đốt phải đối mặt với thách thức to lớn cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống, hiệu suất nhiệt thấp phát thải gây ô nhiễm môi trường Cụ thể hiệu suất nhiệt, tổng số lượng cung cấp cho động thông qua q trình chuyển hóa từ hóa sang nhiệt ẩn chứa nhiên liệu, có khoảng 20 đến 40% chuyển đổi thành cơng có ích, phần lượng cịn lại thải mơi trường xung quanh chủ yếu thơng qua khí thải hệ thống làm mát động Nhiều nghiên cứu cho thấy tận dụng nguồn nhiệt thải hướng tiềm việc nâng cao hiệu sử dụng nhiệt động So với việc thu hồi nhiệt từ hệ thống làm mát, thu hồi sử dụng nhiệt khí thải hiệu dễ dàng nhiều ảnh hưởng tới kết cấu q trình làm việc động Nội dung báo trình bày tổng hợp triển vọng thách thức phương pháp tận dụng nhiệt khí thải nghiên cứu sử dụng Các nội dung sử dụng làm sở nghiên cứu nâng cao tính kinh tế, kỹ thuật thơng qua tối ưu hóa điều kiện làm việc tính tốn thiết kế hệ thống tận dụng lượng nhiệt khí thải - nước làm mát động Từ khóa: Động đốt trong, nhiệt khí thải, tận dụng nhiệt ABSTRACT Nowadays, the development of ICE is facing major challenges such as the exhaustion of traditional fuel sources, low thermal efficiency and environmental pollution emissions Specifically, in the total amount of energy supplied to the engine through the transformation from chemical energy to the latent thermal energy in the fuel, only about 20 to 40% is successfully converted to useful work, the remaining thermal energy were being discharged into the environment through exhaust gas and engine cooling system Therefore, taking advantage of this energy source is considered a challenging and promising research direction Compared to utilizing heat of cooling water, the recovery and use of exhausted heat is much more efficient and easier because it has less impact on the structure and working process of the engine This paper will summarize the prospects and challenges of the methods of utilizing exhausted heat currently being studied and used today The content of the article can be used as a basis for research to improve the economics and techniques through optimizing the working conditions of the engine and for calculating the design of systems that utilize exhaust energy - engine cooling water Keywords: Internal combustion engine, exhaust heat, heat utilizing Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội * Email: tien.nguyenduy@hust.edu.vn Ngày nhận bài: 10/01/2021 Ngày nhận sửa sau phản biện: 05/5/2021 Ngày chấp nhận đăng: 25/6/2021 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn GIỚI THIỆU Ngày nay, trước sức ép chi phí nhiên liệu tiêu chuẩn kiểm soát phát thải tạo thách thức nguồn động lực cho nhà kỹ thuật nghiên cứu cải tiến Động đốt (ĐCĐT) Hàng loạt công nghệ đại hệ thống nhiên liệu điện tử, tăng áp tuabin - máy nén, công nghệ van biến thiên VVTi… áp dụng nhằm tăng công suất, giảm tiêu thụ nhiên liệu phát thải độc hại Tuy vậy, hiệu suất có ích động đạt vào khoảng 30 ÷ 40% vùng làm việc tối ưu, chế độ làm việc khác tải nhỏ tốc độ cao hiệu suất thấp nhiều Như thấy ln có tối thiểu khoảng 60 ÷ 70% lượng nhiệt động bị hao phí, phần nhiệt chủ yếu bị mát nhiệt thải qua môi chất làm mát khí thải động [1, 2] Cùng với đó, việc áp dụng tiêu chuẩn kiểm soát phát thải ngày cao tạo trở ngại cho nhà sản xuất việc nâng cao nhiệt độ áp suất q trình cháy làm giảm khả cải thiện hiệu suất nhiệt động [3, 4] Nhiều nghiên cứu cho thấy tối ưu hóa trình chuyển đổi lượng tận dụng nguồn nhiệt hao phí giải pháp hiệu để cải thiện hiệu suất sử dụng nhiệt phát thải độc hại ĐCĐT [5, 6] Trong hệ thống làm mát, phần lớn lượng nhiệt truyền qua thành vách truyền cho môi chất làm mát, thông qua phận tản nhiệt (quạt, két) lượng nhiệt phân tán môi trường xung quanh Do nhiệt độ thấp (thường nhỏ 1000C) nên việc tận dụng nhiệt nước làm mát thường theo dạng nhiệt - nhiệt [7] Ngoài yêu cầu chênh lệch nhiệt độ nước vào nhỏ (3 ÷ 50C) nên để tận dụng hiệu cần diện tích trao đổi nhiệt lớn làm tăng kích thước thiết bị trao đổi nhiệt, gây khó khăn cho q trình bố trí thực tế Đối với khí thải, lượng tồn dạng nhiệt động năng, với đặc điểm nhiệt độ cao (có thể lên tới 600 ÷ 8000C) ln chiếm tỷ lệ lớn (30 ÷ 45%) chế độ làm việc động nên tận dụng phần lượng từ lâu nhà khoa học nghiên cứu áp dụng với phương pháp từ đơn giản tận dụng để sưởi ấm, hệ thống tăng áp tuabin - máy nén Gần đây, nhà khoa học đưa số phương pháp tiềm để tận dụng nguồn lượng này, kể đến chuyển đổi nhiệt Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 107 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 - điện TEG, sử dụng nhiệt khí thải sấy nóng giãn nở mơi chất trung gian theo chu trình ORC, BOC tích trữ nhiệt dạng hóa Để có nhìn tổng qt, báo giới thiệu số phương pháp tận dụng nguồn lượng nhiệt khí thải, tiềm thách thức áp dụng với ĐCĐT TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ Nguồn lượng từ ĐCĐT truyền cho máy cơng tác hồn toàn xuất phát từ đốt cháy nhiên liệu, chuyển hóa từ nhiệt thành theo định luật nhiệt động thứ Theo định luật ln có cân lượng đầu vào đầu hệ thống Trong ĐCĐT nhiên liệu không khí đưa vào buồng cháy, diễn q trình chuyển đổi từ hóa sang nhiệt thơng qua q trình cháy Chỉ phần lượng nhiệt chuyển đổi thành cơng có ích phần cịn lại mát cho hệ thống làm mát nhiệt khí thải, phần lượng cịn lại bao gồm cơng tổn hao giới công dẫn động bơm nước, quạt gió, cấu phối khí; ma sát ổ trục, piston - xilanh phần nhỏ nhiên liệu khơng cháy hết Hình thể phân bố lượng động diesel [8] Có thể nhận thấy để giảm tổn thất nhiệt, ĐCĐT cần làm việc ổn định chế độ tải trọng cao Tuy nhiên, chế độ làm việc thực tế ĐCĐT thường xuyên thay đổi Đặc biệt ĐCĐT phương tiện giao thông vận tải thường làm việc vùng tải nhỏ trung bình suất riêng động Trong phương pháp này, TB-MN lắp đồng trục, dịng khí thải động khơng thải trực tiếp môi trường mà đưa qua TB giãn nở sinh công Công giãn nở từ TB truyền qua MN, nén môi chất nạp tới áp suất định Để tăng hiệu quả, khí nạp sau máy nén làm mát trước nạp vào xilanh ĐCĐT, thể hình Cụm TB-MN khơng liên hệ khí với trục khuỷu khơng lấy công suất động Mặt khác, tăng áp suất khí nạp (nếu hịa khí động không thay đổi) làm giảm tỷ lệ lượng nhiệt truyền cho nước làm mát công tổn hao giới, làm tăng hiệu suất có ích ĐCĐT Tuy nhiên, tăng áp TB-MN có hạn chế chế độ tải nhỏ, lượng khí thải thấp, khơng đủ để cung cấp cho cụm TB-MN Ở chế độ cụm TB-MN làm tăng cản đường nạp thải, làm tăng tổn hao giới ĐCĐT Để khắc phục hạn chế động trang bị hàng loạt công nghệ đại tăng áp tuabin kép Bi-Turbo hay Twin Turbo, thay đổi cấu trúc hình học tuabin VGT (Variable Geometry Turbocharger), tuabin có hai cửa cấp khí vào (Twin-scroll divided turbochargers), tuabin với quán tính nhỏ kết hợp với cửa xả (Wastegate) [9, 10, 11] 100 Như vậy, ngồi việc tối ưu hóa thơng số làm việc động việc tận dụng nguồn nhiệt thải (làm mát, khí thải) cho phép nâng cao hiệu suất sử dụng nhiệt chung Nhiệt khí thải Hình Sơ đồ hệ thống tăng áp Tuabin - Máy nén Nhiệt truyền cho hệ thống làm mát 20 Tổng lượng nhiệt (%) 40 60 80 Tổn thất nhiệt khác Sinh cơng có ích 25 50 Tải (%) 75 100 Hình Phân bố lượng ĐCĐT CÁC PHƯƠNG PHÁP TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ 3.1 Trang bị cụm tuabin - máy nén Trang bị thêm cụm Tuabin - Máy nén (TB-MN) đường nạp - thải nhằm mục đích tăng cơng suất, cơng 108 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) 3.2 Chuyển đổi lượng nhiệt khí thải thành điện theo nguyên lý nhiệt - điện TEG Chuyển đổi nhiệt - điện TEG (Thermo Electric Generators) phương pháp dựa hiệu ứng Seebeck [12] Mỗi phần tử TEG chất cặp bán dẫn loại N P, bán dẫn bố trí bề mặt tiếp xúc với nguồn nóng T1 mặt tiếp xúc với nguồn lạnh T2 Khi chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh đủ lớn hạt mang điện tích hai nhánh bán dẫn di chuyển phía có nhiệt độ thấp, với bán dẫn loại N hạt điện tích âm (electron), bán dẫn loại P lỗ trống mang điện tích dương Do đó, nơi tập chung electron bán dẫn loại N mang điện tích dương (+) cịn nơi tập trung lỗ trống bán dẫn P mang điện tích âm Do nối hai bề mặt bán dẫn hình tạo thành mạch kín sinh dịng điện Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Hình Mơ hình TEG kết hợp với hệ thống trao đổi nhiệt khí thải Hình Ngun lý hoạt động tế bào TEG theo hiệu ứng See-bek Hiệu suất nhiệt - điện phần tử TEG xác định theo công thức sau: η T1  T2 2T1  / 2( T1  T2 )  / Z (1) Trong đó, T1, T2 nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh, Z hệ số phẩm chất (đơn vị K-1) phụ thuộc loại vật liệu bán dẫn Với ưu điểm trội kích thước nhỏ gọn, chuyển đổi lượng nhiệt thành điện cách trực tiếp nên công nghệ hãng xe tiếng giới BMW, Ford, hay Honda đầu tư nghiên cứu, BMW ứng dụng TEG số dịng xe [13, 14] Tuy nhiên, TEG nhiều hạn chế cần nghiên cứu cải tiến hiệu suất chuyển đổi thấp (5 ÷ 8%), chi phí đầu tư lớn Từ cơng thức (1) thấy để tăng hiệu suất chuyển đổi cần tăng chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh địi hỏi vật liệu có phẩm chất tốt (hệ số Z cao) Thực tế để tăng hiệu sử dụng nhiệt người ta thường sử dụng TEG kết hợp với hệ thống trao đổi nhiệt thể hình Trong phương pháp này, ống trao đổi nhiệt có mục đích thay cánh tản nhiệt, làm tăng khả trao đổi nhiệt hệ thống từ làm tăng hiệu suất tận dụng nhiệt Phương pháp cho thấy nhiều triển vọng TEG ống trao đổi nhiệt dạng rắn, ổn định, không gây ồn có độ bền cao Hơn nữa, ống tận dụng nhiệt làm giảm nhiệt trở khí thải TEG, giảm mát áp suất dòng khí tạo động việc thiết kế hệ thống Tuy nhiên, phương pháp số mặt hạn chế TEG có hiệu suất tận dụng nhiệt thấp nhiệt độ cho phép cao bề mặt bị hạn chế ống thu hồi nhiệt có vấn đề tốc độ trao đổi nhiệt vùng nhiệt độ hoạt động hiệu Để tăng tỷ lệ tận dụng nhiệt khí thải, hình trình bày cách thức bố trí TEG xếp chồng lên nhau, xen kênh dẫn khí thải nước làm mát [15] Phương pháp tận dụng triệt để nhiệt khí thải qua làm tăng hiệu sử dụng nhiệt hệ thống Tuy nhiên, cách thức bố trí làm tăng khơng gian bố trí, khó khăn việc lắp đặt, bảo dưỡng sửa chữa Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Hình Mơ hình TEG song song kết hợp với hệ thống trao đổi nhiệt khí thải 1- Đường nước làm mát; 2- TEG mô đun; 3- Đường nước mang nhiệt; 4- Tấm cách nhiệt; 5- Dầu dẫn nhiệt; 6- T-type 3.3 Chuyển đổi lượng khí thải thành lưu trữ dạng hóa Hệ thống lưu trữ lượng hóa học hay CHS (Chemical heat storage) dạng hệ thống lưu trữ nhiệt CHS sử dụng để chuyển đổi nhiệt thành hóa theo phương trình phản ứng thuận nghịch sau: A + Nhiệt ↔ B + C  Nguyên lý phương pháp lượng nhiệt hấp thụ trình lưu trữ nhiệt hóa chất A để trở thành hai thành phần B C Khi cần sinh nhiệt, hai sản phẩm B C trộn với để hoàn nguyên thành A ban đầu nhiệt giải phóng So với hệ thống lưu trữ lượng nhiệt khác, CHS có mật độ lượng cao lưu trữ thời gian dài với tổn thất nhiệt tương đối nhỏ [16] Phuơng pháp áp dụng để lưu trữ lượng mặt trời để đun nóng hộ gia đình để lưu trữ lượng điện thấp điểm nhà máy điện [17, 18] Nhược điểm hệ thống phần trăm nhiệt tích trữ cịn thấp lưu trữ lượng từ nguồn nhiệt có nhiệt độ cao Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống CHS lưu trữ lượng nhiệt khí thải ĐCĐT Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 109 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tại Việt Nam, Cao Đức Lượng cộng tiến hành nghiên cứu hệ thống lưu trữ nhiệt hóa học sử dụng hợp chất Mg(OH)2 than chì với tỉ lệ khối lượng 8:1 (block state) [19] Nhiệt độ để phản ứng hệ thống phù hợp với nhiệt độ khí xả ĐCĐT sử dụng thêm than chì cho hỗn hợp khối lượng riêng lớn khả trao đổi nhiệt tốt sử dụng Mg(OH)2 Nguyên lý làm việc hệ thống thể hình Tania Morabito đồng nghiệp tiến hành thử nghiệm loại vât liệu dựa tinh thể nhôm mangan để làm vật liệu trung gian trình biến đổi từ hóa sang nhiệt ngược lại để sử dụng nhà máy lượng điện mặt trời [20] Nhóm nghiên cứu sử dụng mơi chất trung gian khí nén thu kết khả quan với hỗn hợp có kết cấu ổn định, giảm thiểu tối đa giảm áp phản ứng hóa học xảy đồng thời vật liệu có mật độ lượng đơn vị thể tích tưởng đối cao Tuy nhiên, tác giả đề cập hiệu suất hệ thống lưu trữ lượng cải thiện đáng kể cách tối ưu hóa đặc tính hỗn hợp tinh thể nhôm mangan Đặc biệt việc cải thiện enthalpy phản ứng hồn tồn thực 3.4 Chuyển đổi lượng khí thải thành lượng khí điện ORC BOC Chu trình rankine ORC (Organic Rankine Cycle) coi chu trình đơn giản, hiệu phù hợp với mức nhiệt thấp khí thải ĐCĐT Mơ hình ORC đơn giản thể hình [21] Hệ thống bao gồm nồi hơi, thiết bị giãn nở sinh công (tuabin), bình ngưng tụ, bơm mơi chất trung gian Khí thải động dẫn qua nồi hơi, môi chất trung gian nhận nhiệt, chuyển pha từ lỏng sang khí Tiếp theo, mơi chất khí đưa tới giãn nở sinh công tuabin Công sinh từ trình giãn nở sử dụng dẫn động máy phát điện dẫn động khí cho ứng dụng khác Sau qua tuabin, môi chất ngưng tụ bình ngưng sau bơm bơm trở lại nồi thực chu trình kín BOC (Breyton Organic Cycle) trường hợp riêng ORC sử dụng chất khí làm mơi chất trung gian Phương pháp giúp rút ngắn thời gian độ hệ thống cải thiện hiệu suất tận dụng cửa hệ thống chế độ tải trọng nhỏ ĐCĐT Các môi chất trung gian BOC thường sử dụng CO2, CFC Khơng có mơi chất trung gian hồn hảo, môi chất phù hợp phát huy hiệu suất cao số vùng làm việc định động [22] Trong hệ thống ORC áp suất thông số quan trọng ảnh hưởng tới hiệu suất hệ thống Tuy nhiên chênh lệch nhiệt độ, tổn hao trao đổi nhiệt, nhiệt độ tới hạn môi chất trung gian rào cản ảnh hưởng tới áp suất làm việc tối đa chu trình ORC sử dụng hệ thống kết hợp nhiệt với công lựa chọn tốt để tăng cường hiệu suất giảm thiểu giá thành [23] Có thể thấy, ORC phương pháp có nhiều triển vọng việc tận dụng nguồn nhiệt thấp trung 110 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 bình khí thải động Tuy nhiên, để nâng cao hiệu cần nghiên cứu xác định môi chất trung gian mới, nâng cao hiệu suất trình giãn nở, hiệu suất trình trao đổi nhiệt nồi bình ngưng, phối hợp trình làm việc hệ thống phù hợp với chế độ làm việc ĐCĐT để cải thiện hiệu suất hệ thống ORC-ĐCĐT Hình Mơ hình ORC đơn giản 3.5 Lưu trữ hấp thụ nhiệt khí thải sử dụng vật liệu thay đổi pha Vật liệu thay đổi pha (PCM) vật liệu mà pha thay đổi nhiệt độ định Trong trình thay đổi pha, PCM hấp thụ giải phóng lượng nhiệt lớn để thực trình biến đổi Hiện tượng gọi nhiệt ẩn phản ứng tổng hợp hóa hơi, thơng qua q trình này, lượng lưu trữ giải phóng Vật liệu làm PCM chia thành hai nhóm chính, vơ hữu (paraffin) [24] Ưu điểm PCM vật liệu sử dụng để chế tạo PCM tái chế được, khơng gây ăn mịn loại hữu có nhiệt ẩn cao Hạn chế phương pháp thời gian lưu trữ không dài, hệ số truyền nhiệt kém, có tượng nóng chảy khơng đồng tượng siêu lạnh [25] V.Pandiyarajan nhóm nghiên cứu giới thiệu khái niệm bình tích trữ nhiệt PCM Hệ thống bao gồm khoang chứa bình lưu trữ nhiệt, đường vào môi chất truyền nhiệt, môi chất dầu bơm vào hệ thống từ đường vào để trao đổi nhiệt với bình lưu trữ phía [26] Kết cho thấy hệ thống lưu trữ tới 50% lượng nhiệt khí thải động giúp nâng cao hiệu suất nhiệt tổng thể hệ thống ĐCĐT-PCM lên 10 ÷ 15% Lượng nhiệt lưu trữ tái sử dụng để sấy nóng nước làm mát, khí nạp trường hợp khởi động lạnh Tuy nhiên, khối lượng thể tích khơng gian hệ thống lớn, tốc độ trao đổi nhiệt thấp Mert Gürtürk cộng thực hiên nghiên cứu phương pháp thiết kế cho vây truyền nhiệt PCM [27] Trong nghiên cứu này, tác giả phân tích q trình trao đổi tích trữ nhiệt PCM đưa kết cấu cánh vây truyền nhiệt mang lại hiệu Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 cao q trình nóng chảy PCM từ cải thiện tính kỹ thuật bình lưu trữ nhiệt, kết cấu thể hình Kết cho thấy, định hướng để thiết kế cánh trao đổi nhiệt để ý đến q trình nóng chảy PCM bình trữ nhiệt hướng nhà nghiên cứu thử nghiệm phát triển Bằng cách đặt cánh trao đổi nhiệt cách hợp lý, nhóm Mert Gürtürk tăng tốc độ nóng chảy PCM lên đến 65% từ cải thiện tốc độ truyền nhiệt lượng nhiệt hấp thụ lưu trữ PCM Nghiên cứu đem lại nhiều triển vọng hứa hẹn để cải thiện tính kỹ thuật bình lưu trữ nhiệt sử dụng vật liệu đổi pha nhiên cải tiến vật liệu làm cánh giá thành sản phẩm cần tiến hành để nghiên cứu sớm vào thực tế hướng cải tiến cho hệ thống tương lai để tận dụng nguồn nhiệt Nhược điểm hệ thống cịn cồng kềnh, bố trí khó khăn lượng nước tạo cịn thấp Hình Sơ đồ hệ thống chưng cất nước KẾT LUẬN Hình Cấu tạo cánh vây truyền nhiệt PCM 3.6 Tận dụng trực tiếp nhiệt khí thải Phương pháp tận dụng nhiệt khí thải trực tiếp để sấy nóng khí nạp, dầu bơi trơn (khi động khởi động) sử dụng nhiều động cơ, số dòng xe du lịch người ta cịn sử dụng nhiệt khí thải (phía sau xúc tác) để sưởi ấm không gian xe [28] Trên tầu thủy cỡ lớn, nhiệt khí thải nước làm mát động tận dụng để sưởi ấm mà cịn sử dụng để chưng cất nước biển tạo thành nước sinh hoạt tàu K.S.Maheshwari cộng nghiên cứu tận dụng nhiệt thải động diesel để trưng cất nước [29] Hệ thống sử dụng nhiệt thải khí xả động để đun nóng nước biển trưng cất thành nước ngọt, nước mặn đưa qua bình ngưng tụ để hấp thụ nhiệt trình ngưng tụ Sơ đồ hệ thống thể hình Kết nghiên cứu cho thấy so với không sử dụng phận gia nhiệt cho nước biển hệ thống có bình gia nhiệt có hiệu suất cao từ 20 ÷ 30% tăng dần tăng tải ĐCĐT Trong bình ngưng, nước muối đóng vai trị chất làm mát cho bình hóa lưu trữ bình riêng nhiệt độ 600C Điều mở Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Có thể nhận thấy tiềm lớn sử dụng hiệu lượng thông qua việc áp dụng công nghệ thu hồi nhiệt khí thải Việc sử dụng hiệu khơng tận dụng nguồn nhiệt thải để sinh công khí mà cịn sử dụng nguồn nhiệt để sưởi ấm, tạo lượng điện vận hành hệ thống làm lạnh Việc thu hồi nhiệt thải từ khí thải chuyển đổi thành lượng học với trợ giúp chu trình nhiệt động học Rankine, Stirling Brayton, hấp thụ Đối với hệ thống thu hồi nhiệt thải sử dụng nhiệt thấp, có hiệu suất thấp hữu ích cho khả tăng hiệu suất nhiệt giảm phát thải Tái sử dụng nhiệt khí thải giúp cải thiện hiệu suất nhiệt, suất tiêu hao lượng khí thải động Nếu công nghệ nhà sản xuất áp dụng làm tăng hiệu suất chung động đốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] John B Heywood, 2018 Internal Combustion Engine Fundamentals Second edition McGraw-Hill Education, ISBN: 978-1-26-011611-3 [2] Charles Fayette Taylor, 1985 Internal Combustion Engine in Theory and Practice, Volume 1: Thermodynamics, Fluid Flow, Performance MIT Press [3] Eran Sher, 1998 Handbook of Air Pollution From Internal Combustion Engines [4] Georgios Fontaras, at el, 2013 Development and review of Euro passenger car emission factors based on experimental results over various driving cycles Science of the Total Environment [5] J S Jadhao, at el, 2013 Review on Exhaust Gas Heat Recovery for I.C Engine International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) Volume 2, Issue 12 [6] M Sc Milkov N., at el, 2015 Advanced Technologies For Waste Heat Recovery In Internal Combustion Engines Technical University of Sofia Vol 57 - No (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 111 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ [7] John R.Armstead, at el, 2014 Review of Waste Heat Recovery Mechanisms for Internal Combustion Engines Journal of Thermal Science and Engineering Applications, Vol [8] Nguyễn Tất Tiến, 1994 Nguyên lý động đốt NXB Giáo dục [9] Dengting Zhu, at el, 2019 Fuel consumption and emission characteristics in asymmetric twin-scroll turbocharged diesel engine with two exhaust gas recirculation circuits Applied Energy 238 [10] Adam J Feneleya, at el, 2016 Variable Geometry Turbocharger Technologies for Exhaust Energy Recovery and Boosting‐A Review Renewable and Sustainable Energy Reviews [11] Viktor Olsson, 2015 An on-engine twin-scroll turbine performance estimation Master of Science Thesis, KTH Industrial Engineering and Management [12] H Julian Goldsmid, 2009 Introduction to Thermoelectricity Springer Series in Materials Science 121, Springer-Verlag Berlin Heidelberg [13] https://link.springer.com/article/10.1007/BF03226939 [14] B Orr, at el, 2016 A review of car waste heat recovery systems utilising thermoelectric generators and heat pipes Applied Thermal Engineering 101, 490– 495 [15] Xing Niu, at el, 2009 Experimental study on low-temperature waste heat thermoelectric generator Journal of Power Sources 188, 621–626 [16] Bent Stutz, at el, 2016 Storage of thermal solar energy Comptes Rendus Physique, p 401–414 [17] Pelay U., et al, 2017 Thermal energy storage systems for concentrated solar power plants Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79: p 82-100 [18] Zamengo M., 2014 A Study on Heat Transfer-Enhanced Composites for a Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump Tokyo Institute of Technology [19] Duc Luong Cao, at el, 2018 Investigation of chemical heat storage processes for recovering exhaust gas energy in internal combustion engines 21st Australasian Fluid Mechanics Conference Adelaide, Australia [20] Tania Morabito, Salvatore Sau, at el, 2020 Chemical CSP storage system based on a manganese aluminium spinel Solar Energy 197, 462–471 [21] Alias Mohd Noor et al, 2015 Technologies for Waste Heat Energy Recovery from Internal Combustion Engine: A Review Conference Paper [22] U Drescher, D Bruggemann, 2007 Fluid selection for the organic Rankine cycle (ORC) in biomass power and heat plants Applied Thermal Engineering 27: 223–228 [23] Chen Yue, at el, 2019 Thermal and economic analysis on vehicle energy supplying system based on waste heat recovery organic Rankine Cycle Applied Energy 248, 241–255 [24] Luisa F Cabeza, 2014 Advances in Thermal Energy Storage Systems: Methods and Applications Woodhead Publishing (Woodhead Publishing Series in Energy) [25] https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/ supercooling [26] V Pandiyarajan et al, 2011 Experimental investigation on heat recovery from diesel engine exhaust using finned shell and tube heat exchanger and thermal storage system Applied Energy 88, 77–87 [27] Mert Gurturk, Besir Kok, 2020 A new approach in the design of heat transfer fin for melting and solidification of PCM International Journal of Heat and Mass Transfer 153, 119671 112 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (6/2021) P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 [28] Mahmoud Khaled, et al, 2016 Heating fresh air by hot exhaust air of HVAC systems Case Studies in Thermal Engineering, Volume 8, Pages 398-402 [29] K.S.Maheswari, et al, 2015 Thermal desalination using diesel engine exhaust waste heat Desalination 358, 94 –100 AUTHORS INFORMATION Khong Vu Quang1, Nguyen Duy Tien1, Pham Minh Tuan1, Nguyen Phi Truong2, Le Manh Toi1, Le Dang Duy1 School of Transportation Engineering, Hanoi University of Science and Technology Hanoi University of Industry Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn ... thách thức áp dụng với ĐCĐT TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ Nguồn lượng từ ĐCĐT truyền cho máy cơng tác hồn tồn xuất phát từ đốt cháy nhiên liệu, chuyển hóa từ nhiệt thành... khó khăn lượng nước tạo cịn thấp Hình Sơ đồ hệ thống chưng cất nước KẾT LUẬN Hình Cấu tạo cánh vây truyền nhiệt PCM 3.6 Tận dụng trực tiếp nhiệt khí thải Phương pháp tận dụng nhiệt khí thải trực... Tổng lượng nhiệt (%) 40 60 80 Tổn thất nhiệt khác Sinh cơng có ích 25 50 Tải (%) 75 100 Hình Phân bố lượng ĐCĐT CÁC PHƯƠNG PHÁP TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ 3.1 Trang bị cụm tuabin - máy nén