The IC engine energetically combined with the steam microturbine

The paper presents results of modeling a system for waste heat recovery from a cooling agent and exhaust gases in an IC (internal combustion) engine. Basic element of a system is a microturbine engine working in the Rankine cycle based system. Steam was applied as the working fluid in this system. Additionally, this waste heat recovery system consists of: exhaust gases - water- and engine coolant-water heat recuperators, a pump and a condenser. It was concluded, on the basis of thermodynamic analysis and energy balance, that the break power of the steam microturbine can reach 29% of the break power generated by the IC engine under optimal operation regime. It is significantly more than maximum benefit of approx. 7% in recovering waste energy obtained by applying a gas power turbine in the IC engine exhaust. The system described in this paper can be applied in high power output IC engines both tractional and stationary.

---

W artykule opisano model systemu energetycznego złożonego z tłokowego silnika spalinowego i mikroturbiny parowej pracującej w obiegu Rankina wykorzystującym odpadowe ciepła silnika tłokowego. W skład tego systemu oprócz silnika tłokowego wchodzą: dwa wymienniki ciepła (ciecz chłodząca silnik - medium robocze i spaliny silnika - medium robocze) konwertujące odpadowe ciepła z silnika do obiegu Rankina, mikroturbina parowa, skraplacz par medium roboczego i pompa obiegowa. Analiza numeryczna modelu tego systemu wykazała, że w optymalnych warunkach pracy systemu moc efektywna mikroturbiny parowej może osiągać do 29% mocy efektywnej silnika tłokowego. Jest to znacznie więcej niż można uzyskać stosując w silniku dodatkową turbinę mocy zasilaną spalinami i osiągającą moc nie przekraczającą ok. 7% mocy silnika tłokowego. Układ taki może znaleźć zastosowanie głównie w silnikach dużej mocy zasilanych paliwem ciekłym lub gazowym.