Motorlu Taşıtlarda Kullanılan Ek Isıtıcıların Egzoz Gazlarındaki Atık Isı Enerjisinin Geri Kazanılması

Öz

Bu çalışmada, sulu tipte bir ek ısıtıcı kullanılan sistemde atık egzoz ısısının, susturucu yerine takılan bir eşanjör (ısı değiştirici) ile geri kazanılarak ek ısıtıcı yakıt sarfiyatının düşürülmesi hedeflenmiştir. Eşanjörlü sistemde motorun verimli çalışma sıcaklığına daha hızlı ulaşmasını sağlayarak, motordaki aşınmanın ve aynı zamanda çevreye verilen zararın azaltılması amaçlanmıştır. Farklı soğutucu akışkan sıcaklıklarında susturuculu ve eşanjörlü sistem için yakıt tüketimi, soğutucu akışkanı hedeflenen sıcaklığa ulaştırmak için geçen ısınma süresi, elektrik tüketimleri ve gürültü seviyeleri ölçülerek karşılaştırılmıştır. Bütün sıcaklık değerlerinde eşanjörlü sistemin susturuculu sistemden daha az yakıt tükettiği ve daha kısa zamanda hedef sıcaklığa ulaştığı tespit edilmiştir. Eşanjörlü sistemin susturuculu sisteme göre daha fazla elektrik enerjisi tükettiği, ancak tasarruf edilen yakıtla karşılaştırılamayacak düzeyde düşük bir kayıp olduğu belirlenmiştir. Ayrıca sistemde susturucu yerine eşanjör takıldığı için gürültü seviyelerindeki değişim ölçülmüş, eşanjörün susturucudan daha iyi ses yalıtımı sağladığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Egzoz gazı ısı enerji kazanımı
• Ek ısıtıcı
• Eşanjör (Isı değiştiricisi)
• Susturucu
• Yakıt tasarrufu

Recovery of Waste Heat Energy in Exhaust Gas of Additional Heaters Used in Motor Vehicles

Öz

In this study, it is aimed to reduce the additional heater fuel consumption by recovering the waste exhaust heat with a heat exchanger installed instead of the silencer in the system using a water-type additional heater. In the heat exchanger system, it is intended to reduce the wear on the engine and also the damage to the environment by enabling the engine to reach the efficient operating temperature faster. For the systems with the silencer and the heat exchanger at different refrigerant temperatures, the fuel consumption, the heating time taken to bring the coolant to the targeted temperature, electricity consumption and noise levels were measured and compared. It has been determined that the heat exchanger system consumes less fuel than the system with silencer at all temperature values and reaches the target temperature in a shorter time. It has been determined that the heat exchanger system consumes more electrical energy than the system with silencer, but has a low loss that is incomparable with the fuel saved. In addition, since a heat exchanger is installed instead of a silencer in the system, the change in noise levels has been measured and it has been seen that the heat exchanger provides better sound insulation than the silencer.

Anahtar Kelimeler

• Exhaust gas heat energy recovery
• Additional heater
• Heat exchanger
• Silencer
• Fuel saving

Kaynakça

1. Abu-Khader MM. Plate heat exchangers: recent advances. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2012; 16 (4): 1883–1891.
2. https://www.eberspacher.com (Erişim Tarihi: 25.01.2021).
3. Hatami, M., Ganji D., Gorji-Bandpy M. A review of different heat exchangers designs for increasing the diesel exhaust waste heat recovery. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2014; 37: 168-181.
4. Incropera FP. Isı ve Kütle Geçişinin Temelleri. 7. Baskı. Palme Yayıncılık 2015.
5. Jouhara H., Khordehgah N., Almahmoud S., Delpech B., Chauhan A., Tassou SA. Waste heat recovery technologies and applications. Thermal Science and Engineering Progress 2018; 6: 268-289.
6. Kauranen P., Elonen T., Wikström L., Heikkinen J., Laurikko J. Temperature optimisation of a diesel engine using exhaust gas heat recovery and thermal energy storage. Applied Thermal Engineering 2010; 30: 631–638 60.
7. Nia MF., Nassab SAG., Ansai AB. Numerical simulation of air heating by the recovered waste heat from the radiating exhaust gas flows in a plate heat exchanger. International Journal of Thermal Sciences 2021; 161: 106728-106740.
8. Özülkü M. Aşırı doldurmalı dizel bir motorda ara soğutmanın motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkisinin deneysel analizi. İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Yüksek Lisans Tezi 2002.

9. Pulkrabek WW. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine: International Edition, 2nd Edition. University of Wisconsin– Platteville 2004.
10. Shepard L. Engine Independent Heaters in Heavy Duty Applications. The European Experience, Truck and Bus Meeting and Exposition; Charlotte, North Carolina, USA, November 6-9: 1989.
11. Song G., Joohyun LJ., Lee D. A method to reduce the flow depth of a plate heat exchanger without a loss of heat transfer performance. Int. J. Heat Mass Tran. 2012; 55: 2992–2998.
12. Soruşbay, C. İçten yanmalı motorlarda egzoz gazları emisyonu. İTÜ Makine Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalı Ders Notları, İstanbul 1999.
13. Topgül, T., Çınar, C. İçten yanmalı motorlarda soğutma suyu sıcaklığının motor performansına etkileri üzerine deneysel bir araştırma. Selçuk Üniversitesi. Selçuk-Teknik Online Dergisi 2001; 2 (1): 1-9.
14. Yoshimoto, Y., Thsukahara, M. and Kuramoto, T. Improvement of BSFC by Reducing Diesel Engine Cooling Losses with Emulsified Fuel. SAE Technical Paper Series 1996; No: 962022: 163-171.