승용차 폐열 회수용 유기 랭킨 사이클 성능 분석 (Performance analysis of an organic Rankine cycle for waste heat recovery of a passenger car)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 17권 / 2호 / 87 ~ 94페이지
· 저자명 : 김현진, 문제현, 유제승, 이영성

초록

3.5 L 가솔린 엔진을 장착한 승용차에 유기 랭킨 사이클을 적용하여 엔진 폐열로부터 유용한 축 출력을 얻는 것에 대한 수치적 연구가 수행되었다. 랭킨 사이클의 작동 유체는 R134a이며, 사이클은 엔진 냉각수 열을 회수하는 보일러, 엔진 배기 가스 열을 회수하는 과열기, 회수된 열을 축 동력으로 전환해 주는 스크롤 팽창기, 열 방출을 위한 응축기, 내부 열교환기, 그리고 피드 펌프로 구성된다. 열교환기, 스크롤 팽창기, 그리고 피드 펌프의 효율을 각각 90%, 75%, 그리고 80%로 가정할 때, 차량 속도 120 km/hr에서 랭킨 사이클 효율이 5.53%로 계산되었고, 피드 펌프 구동에 필요한 동력을 빼고 남은 순수 출력은 3.22 kW로서 이는 연료 소모율이 12.1% 향상되는 것에 해당된다. 차량 속도 60 km/hr-120 km/hr에서도 비슷한 수준의 향상을 얻을 수 있다.

영어초록

Applicability of organic Rankine cycle for a passenger car with 3.5 L gasoline engine to convert low grade waste heat to useful shaft power has been numerically studied. Working fluid is R134a, and the Rankine cycle is composed of boiler for recovering engine cooling water heat, super heater for recovering exhaust gas heat, scroll expander for converting waste heat to shaft power, condenser for heat emission, internal heat exchanger, and feed pump. Assuming efficiencies of 90% for the heat exchangers, 75% for the scroll expander, and 80% for the feed pump, the Rankine cycle efficiency of 5.53% was calculated at the vehicle speed of 120 km/hr. Net expander shaft output after subtracting the power required to run the pump was 3.22 kW, which was equivalent to 12.1% improvement in fuel consumption. About the same level of improvement in the fuel consumption was obtained over the vehicle speed range of 60 km/hr~120 km/hr.

참고자료

· 없음