Estudio de viabilidad de ciclos de eyección para recuperar calor de fuentes de energía de baja temperatura

Abstract

[ES] En este proyecto se realizará el estudio de viabilidad de un ciclo de refrigeración por eyección destinado al enfriamiento de la admisión de un motor Diesel de 1.5l. El objetivo es desarrollar modelos computacionales simples que sean capaces de predecir el funcionamiento del ciclo de forma precisa. En primer lugar y mediante software de mecánica de fluidos computacional, se caracterizarán las prestaciones del eyector por medio de mapas adimensionales capaces de modelar el comportamiento del eyector frente a diferentes condiciones de operación. Dichos mapas se emplearán para alimentar modelos del ciclo completo que son capaces de cuantificar las prestaciones del ciclo al operar en diferentes puntos de motor. Adicionalmente, permiten evaluar cómo se comporta el ciclo frente a diferentes demandas de refrigeración o condiciones ambiente. Por último, se realizará un estudio convencional y avanzado de exergía para identificar cuáles son las principales fuentes de ineficiencia del sistema y conocer el verdadero potencial de mejora de acuerdo con las limitaciones tecnológicas actuales.

[EN] In the present work, a jet ejection cooling cycle is coupled to a 1.5 l Diesel engine in order to cool down the engine intake air by using waste heat recovery from the engine exhaust gasses. In the first instance the shape of an ejector working under the cooling requirements of the ICE is optimized by means of CFD code. Once the optimum geometry is obtained its performance is evaluated against different operating pressures. This approach allows to find simple mathematical expressions which allow to model ejector behaviour in off-design operating conditions. Subsequently, this simple expressions are introduced in a 1D model and the overall ejection cycle performance is optimized and evaluated in design and off-design operating conditions by means of the genetic algorithm MOGA-II. To conclude the cycle evaluation, a conventional and advanced exergy analysis is carried out to find the main sources of inefficiencies. In the first part of the exergy analysis exergy destruction in each component of the ejection cycle is estimated. Then, the exergy destruction is split into the endogenous/exogenous and avoidable/unavoidable parts in order to determine mutual influence of each component, real improvement potential and which elements play a major role.