STUDY OF THE POSSIBILITY OF COOLING WATER HEAT RECOVERY IN INTERNAL COMBUSTION ENGIGE

Abstract

Along with the socio-economic development, the demand for energy use in
industries and transportation is increasingly high. Meanwhile, the fossil-fuel
such as gasoline and diesel fuel sources are depleting, directly affecting the fuel
supply as well as the safety of energy security. Therefore, in addition to finding
alternative fuel sources, managing and improving the efficiency of using
availablefuel is a requesting challenge for country worldwide. In Internal
Combustion Engine (ICE), there are many ways to improve heat usage
efficiency.Inwhich, utilizing the cooling water heat is considered a simple and
highly effective method. This paper presents the research results that determine
the cooling water heat recovery capacity by Ansys fluent software of a plate-type
heat recovery tank. The outcomes show that the recovery efficiency of cooling
water depends on the working mode of the ICE and under appropriate system
conditions, it is possible to completely recover the cooling water heat output of
the ICE.
Keywords: Cooling water heat, heat recovery tank, heat transfer.
1Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
3Khoa Công nghệ ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2Khoa Ô tô, Trường Đại học Sao Đỏ
*Email: quang.khongvu@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 20/3/2020
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 14/6/2020
Ngày chấp nhận đăng: 24/6/2020
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
An ninh năng lượng và ô nhiễm môi trường đang là
những thách thức của mọi quốc gia trên thế giới. Nhiều
nghiên cứu cho thấy, động cơ đốt trong (ĐCĐT) tiêu thụ
khoảng 60 ÷ 70% nhiên liệu hóa thạch và là nguồn phát
thải chủ yếu các khí thải gây ô nhiễm môi trường không khí
(CO, HC, NOx, PM, SOx) cũng như khí nhà kính CO2 - nguyên
nhân chính gây lên sự nóng lên toàn cầu [1,2]. Tuy nhiên,
trong tương lai gần ĐCĐT vẫn sẽ là nguồn động lực chính
của nhiều lĩnh vực đời sống như công nghiệp, nông nghiệp
và giao thông vận tải. Do đó, giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ
và phát thải độc hại của ĐCĐT là yêu cầu cũng như thách
thức cho các nhà nghiên cứu hiện nay. Một số nghiên cứu
gần đây cho thấy, các động cơ hiện nay có thể đạt hiệu suất
nhiệt lên tới 42 ÷ 48% khi được trang bị các công nghệ
hiện đại như tăng áp, phun nhiên liệu trực tiếp, cháy với
hỗn hơp nghèo với các chế độ làm việc phù hợp [3, 4, 5].
Tuy nhiên, trên các động cơ này vẫn còn hơn 50% năng
lượng do đốt cháy nhiên liệu bị lãng phí ra môi trường
xung quanh, chủ yếu thông qua nước làm mát và khí thải
của ĐCĐT. Do vậy, tận dụng phần năng lượng nhiệt thải
này đang là hướng nghiên cứu đầy triển vọng nhằm tiết
kiệm nhiên liệu và nâng cao hiệu suất sử dụng nhiệt của
ĐCĐT [6, 7]. Xuất phát từ nhu cầu thực tế hiện nay trên các
tàu khai thác thủy sản xa bờ của Việt Nam, mỗi chuyến ra
khơi ngoài các ngư cụ tàu phải mang theo một lượng lớn
nước ngọt - nhu yếu phẩm thiết cho toàn bộ hành trình,
đây là nguyên nhân chính làm tăng phụ tải của động cơ
dẫn tới làm tăng chi phí nhiên liệu sử dụng cũng như giảm
sút hiệu quả kinh tế trong quá trình khai thác. Vì vậy, tận
dụng nhiệt nước làm mát và nhiệt khí thải của ĐCĐT để
chưng cất nước ngọt từ nước biển là một giải pháp có th