Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Studie av verkningsgrad potentialen för ett vatten baserat Waste Heat Recovery system med kolvexpander
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2011 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Study of the efficiency potential for a water based Waste Heat Recovery system with piston expander (English)
Abstract [sv]

SammanfattningEn ånganna monterades i EGR (Exhaust Gas Recirculation) slingan på en 12,7 liters Scania Euro V motor (DC1306). En modell som beskriver Rankine cykel togs fram med vatten som köldmedium i simuleringsverktyget GT-Power. Ångpannan i GT-power modellen kalibrerades m.h.a experimentell data.Simuleringarna visade att det optimala ångtrycket, det trycket där högst effekt kan erhållas från expandern, är beroende av EGR temperaturen. Det innebär att ju högre EGR inloppstemperatur desto högre optimalt ångtryck. EGR temperaturen i punkt 2 i ESC cykeln är 514˚ C för denna motor, vilket resulterar i ett optimalt tryck på 120 bar enligt simuleringen. Vidare analyserades den optimala överhettningsgraden, vilket innebär antalet grader som ångan uppvärms vid konstant tryck efter att allt vatten har förångats. Simuleringarna visar att högst effekt i expandern erhålls då ångan överhettas 10 grader, alltså den lägsta överhettningsandelen. Detta beror på att ångeffekten från ångpannan är högst vid lägst andel överhettningsgrad, vilket beror på ett högre vatten flöde.Simuleringen visar att EGR temperaturen är viktigare än EGR flödet. Ett sätt att öka EGR temperaturen är genom att tillsatselda. Detta innebär att spruta in bränsle i avgasröret. Beräkningar visar dock att det är lönsammare att spruta in bränslet direkt i förbränningsrummet. Att öka EGR temperaturen med 150˚C skulle resultera i ca 2,5 kW ökning i erhållen effekt från exandern. Att spruta in samma dieselflöde i förbränningsrummet skulle medföra en effektökning med ca 5,2 kW från motorn.Vid det optimala ångtrycket samt 10 graders överhettad ånga minskar bränsleförbrukningen för punkt 2 i ESC cykeln med 1,4 %. WHR (Waste Heat Recovery) systemet verkningsgrad ligger på 18,4 %. Vid montering av ytterliggare en ångpanna efter turbinen för att på så vis utnyttja energin i avgasflödet, istället för bara i EGR gaserna, skulle bränsleförbrukningen minska med 3,41 %.

Abstract [en]

AbstractAn evaporator was mounted in the EGR loop of a 12,7 liter Scania Euro V engine (DC1306). A model describing the Rankine cycle was developed with water as refrigerant in the simulation tool GT-Power. The evaporator in the GT-Power model was calibrated with experimental data.The simulations showed that the optimal vapor pressure where the maximum power available from the expander is obtained depends on the EGR temperature. Higher EGR inlet temperature leads to increased optimal vapor pressure. The EGR temperature in case 2 of the ESC cycle is 514 °C for the engine above, this result in an optimal vapor pressure of 120 bar according to the simulation. The optimum level of superheating was analyzed, which means the amount of degrees the vapor temperature is raised at a constant pressure after all the water is evaporated. The simulations show that the highest power in the expander was obtained when the steam was superheated by 10 degrees, i.e. the lowest level of superheating. The steam power after the evaporator is highest at the lowest level of superheating, because of the higher refrigerant flow.Simulations show that the EGR temperature has a bigger impact than the EGR flow. One way to increase the EGR temperature is by supplementary burning, which means injecting fuel into the exhaust pipe. Calculations show that it is more profitable to inject fuel directly into the combustion chamber. Increasing the EGR inlet temperature with 150 °C would result in 2,5 kW higher power output from the expander. Injecting the same fuel flow in the combustion chamber the engine power output increases with 5,2 kW.Operating point 2 in the ESC cycle reduces the fuel consumption with 1,4 % if run at the optimal steam pressure of 120 bar and 10 degrees of superheated vapor. The reduction of the fuel consumption would be 3,41 %, if the power in the exhaust mass flow would be utilized by integrating another evaporator after the turbine.

Place, publisher, year, edition, pages
2011. , 78 p.
Series
MMK 2011:21 MFM 137
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-39812OAI: oai:DiVA.org:kth-39812DiVA: diva2:440563
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2011-11-28 Created: 2011-09-13 Last updated: 2011-11-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2395 kB)1463 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2395 kBChecksum SHA-512
f0e110c578949c475593233517ac2e2cc305efb7f65a2c3473dd346edb84ddedb6195be82b1d918b8396842789caba35f67ac6778ea91dc5bda5b1fc63f23660
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1463 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 745 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf