Современные коммерческие дизельные двигатели работают очень эффективно. Например, в грузовых перевозках на дальние расстояния можно преобразовать около 40% энергии, химически связанной в топливе, в движение. Тем не менее, большая часть неиспользуемой энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла отработавших газов. Концепции рекуперации тепла выхлопными газами должны помочь использовать энергию еще более эффективно и, таким образом, снизить потребление топлива тяжелыми грузовиками как минимум на 5%. Freudenberg Sealing Technologies поддерживает такие разработки с помощью инновационных решений для герметизации.
Принцип действия паровых двигателей как образец для подражания
Преобразование тепла в механическую энергию возможно с использованием термодинамического процесса, известного как органический цикл Ренкина (ORC). Он был назван в честь шотландского физика Уильяма Ранкина (1820-1872). Процесс цикла, ранее использовавшийся исключительно на крупных установках, работает следующим образом: жидкая рабочая среда перекачивается из резервуара в теплообменник, через который проходит горячий выхлопной газ. Жидкость испаряется. Подобно паровому двигателю, пар дополнительно нагревается до температуры до 250 ° C. Давление поднимается до 40 бар. В расширительном автомате давление приводит в движение поршень или турбинное колесо. Эта механическая работа может быть передана непосредственно на ведущий вал грузовика. В качестве альтернативы, может быть приведен в действие генератор, который генерирует электрический ток. Позади расширительной машины пар подается при пониженном давлении в конденсатор, который охлаждает рабочую среду до такой степени, что он снова сжижается. Жидкость не расходуется, наоборот, она должна циркулировать настолько, чтобы не было утечек и не требовалось технического обслуживания. Резервуар для хранения с контролируемым давлением используется исключительно для обеспечения достаточного количества жидкости во всех рабочих состояниях. Резервуар для хранения с контролируемым давлением используется исключительно для обеспечения достаточного количества жидкости во всех рабочих состояниях. Резервуар для хранения с контролируемым давлением используется исключительно для обеспечения достаточного количества жидкости во всех рабочих состояниях.
Высокотехнологичные уплотнения в использовании
Высокотехнологичные уплотнения необходимы для реализации таких концепций в тяжелых условиях эксплуатации при перевозках тяжелых грузов. Срок службы производителей грузовых автомобилей для этой системы составляет не менее 1,6 миллиона километров. Важно герметично закрыть трубы между испарителем и конденсатором, а также внутреннюю часть насоса, клапаны и расширительную машину. Химический состав рабочего тела представляет собой особую проблему. Хотя отраслевой стандарт для среды все еще отсутствует, различные научные исследования, включая Научно-исследовательскую ассоциацию двигателей внутреннего сгорания (FVV), показывают, что этанол будет подходящим веществом. Одним из аргументов в пользу одноатомного спирта является то, что температура кипения является относительно низкой при 78 ° С,Таким образом, выработка пара из тепла выхлопных газов возможна без каких-либо проблем. В то же время температура плавления -115 ° C настолько низкая, что невозможно заморозить бак. Кроме того, этанол, который также используется во многих косметических продуктах, не токсичен для человека при контакте с кожей.
Новые функции уплотнения
Сенсорные печати, которые чувствуют и действуют
Разработаны устойчивые к этанолу уплотнения
Однако этанол представляет собой проблему для эластомерных уплотнений, традиционно используемых в конструкции транспортных средств, поскольку этанол приводит к увеличению объема набухания материала, что может привести к недостаточной герметичности системы, если конструкция неблагоприятна. Механические свойства, такие как относительное удлинение при разрыве и прочность на разрыв уплотнительных материалов, также могут отрицательно влиять. Поскольку этанол из биогенного производства уже содержится в современном бензиновом топливе и даже на 100% заменяет его на некоторых рынках, таких как Бразилия, компания Freudenberg Sealing Technologies уже разработала устойчивые к этанолу уплотнения. Уплотнения из фторкаучука зарекомендовали себя в серийном производстве для компонентов, несущих топливо, так называемых гибких топливных двигателей. Для систем рекуперации тепла отработавших газов смесь материалов должна быть адаптирована к более высоким температурам. Кроме того, системы, которые должны использовать горячий выхлопной газ, установлены в тракторе рядом с двигателем, где пространство для установки очень ограничено. Следовательно, системы уплотнения, которые также обеспечивают механическое соединение с трубопроводом, могут стать важными для технической реализации. Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала такое решение для герметизации с помощью технологии «Plug & Seal». Другим ключевым компонентом системы ORC является хранилище с регулируемым давлением для рабочей среды. Компания Freudenberg Sealing Technologie уже успешно производит этот тип хранения - в техническом плане «аккумуляторы» - для различных промышленных применений. Для чего следует использовать горячий выхлопной газ, установленный на тракторе рядом с двигателем, где места для установки очень мало. Следовательно, системы уплотнения, которые также обеспечивают механическое соединение с трубопроводом, могут стать важными для технической реализации. Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала такое решение для герметизации с помощью технологии «Plug & Seal». Другим ключевым компонентом системы ORC является хранилище с регулируемым давлением для рабочей среды. Компания Freudenberg Sealing Technologie успешно производит эти запоминающие устройства - в технических терминах «аккумуляторы» - для различных промышленных применений в больших количествах. Для этого следует использовать горячий выхлопной газ, установленный на тракторе рядом с двигателем, где места для установки очень мало. Следовательно, системы уплотнения, которые также обеспечивают механическое соединение с трубопроводом, могут стать важными для технической реализации. Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала такое решение для герметизации с помощью технологии «Plug & Seal». Другим ключевым компонентом системы ORC является хранилище с регулируемым давлением для рабочей среды. Компания Freudenberg Sealing Technologie уже успешно производит этот тип хранения - в техническом плане «аккумуляторы» - для различных промышленных применений.стать важным для технической реализации. Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала такое решение для герметизации с помощью технологии «Plug & Seal». Другим ключевым компонентом системы ORC является хранилище с регулируемым давлением для рабочей среды. Компания Freudenberg Sealing Technologie успешно производит эти запоминающие устройства - в технических терминах «аккумуляторы» - для различных промышленных применений в больших количествах.стать важным для технической реализации. Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала такое решение для герметизации с помощью технологии «Plug & Seal». Другим ключевым компонентом системы ORC является хранилище с регулируемым давлением для рабочей среды. Компания Freudenberg Sealing Technologie уже успешно производит этот тип хранения - в техническом плане «аккумуляторы» - для различных промышленных применений.
Большой глобальный потенциал сбережений
«Системы рекуперации тепла отработавших газов, основанные на цикле органического Ранкина, все еще находятся на стадии предварительной разработки», - объясняет Освальдо Анайя из Freudenberg Sealing Technologies. «Тем не менее, серийное производство в ближайшее десятилетие становится все более вероятным из-за ужесточения нормативов по CO2 и высокого давления в транспортной отрасли». Из-за увеличения объема грузовых перевозок экономия на 5% будет означать значительное сокращение выбросов CO2. При годовом пробеге 150000 км и среднем расходе 30 л / 100 км на транспортное средство это экономит 2250 л дизельного топлива в год. Предполагается, что такая экономия топлива окупит цену системы в течение двух лет. Если бы такую систему оснастили один миллион вновь зарегистрированных тяжелых коммерческих автомобилей, это привело бы к глобальной экономии в размере 2,25 миллиарда литров, что соответствует примерно 5,9 миллионам тонн предотвращенного углекислого газа в год.
Исследование коммерческого транспорта Shell 2016
Перспективы для приводов и топлива до 2040 года
Система рекуперации тепла отработавших газов подходит не только для коммерческих автомобилей
Использование систем рекуперации тепла отработавших газов не ограничивается только тяжелыми грузовыми автомобилями. Прямое генерирование механической энергии посредством органического цикла Ренкина также подходит, например, для судовых двигателей, где оно уже находится в серийном производстве. Производители автомобилей в настоящее время исследуют термоэлектрические генераторы (ТЭГ), которые используются для выработки электроэнергии из тепла выхлопных газов. Использование ТЭГ должно снизить расход топлива на 2-3%. Это работает с помощью эффекта Зеебека, названного в честь немецкого физика Томаса Зеебека (1770-1831): если два электрических проводника с разностью температур соединены, создается электрическое напряжение. Является ли эффект достаточно большим, чтобы технически использовать его для бортового источника питаниясильно зависит от молекулярной структуры материала проводника. Большинство материалов, которые в настоящее время изучаются, работают только в пределах определенного температурного окна. Если температура выхлопных газов превышает максимально допустимое значение, ток прекращается. «Поэтому имеет смысл соединить термоэлектрические системы с их собственным контуром охлаждения», - объясняет Анайя. «В каждой системе охлаждения уплотнения играют решающую роль для надежной работы системы». Именно поэтому Freudenberg Sealing Technologies также поддерживает исследования таких систем.соединяя термоэлектрические системы с их собственным контуром охлаждения », - объясняет Анайя. «В каждой системе охлаждения уплотнения играют решающую роль для надежной работы системы». Именно поэтому Freudenberg Sealing Technologies также поддерживает исследования таких систем.соединяя термоэлектрические системы с их собственным контуром охлаждения », - объясняет Анайя. «В каждой системе охлаждения уплотнения играют решающую роль для надежной работы системы». Именно поэтому Freudenberg Sealing Technologies также поддерживает исследования таких систем.
В автомобиле или тяжелом коммерческом автомобиле: в будущем тепло отработавших газов больше не будет отходом от сжигания, которое в лучшем случае служит для обогрева салона, а источником ценной механической или электрической энергии. (Ш)