Tipik Bir Buji Ateşlemeli Motorda Egzoz Atık Isısı Enerjisinin Geri Kazanımı İçin Geliştirilen Termoelektrik Jeneratörün HAD Analizi

Abstract

Bu çalışmada, buji ateşlemeli bir motorun egzoz atık ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü termoelektrik jeneratörün (TEJ) hesaplamalı akışanlar dinamiği (HAD) kullanılarak sayısal analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, biri orta egzoz eşanjörü ve orta egzoz eşanjörünün her iki yüzeyine yerleştirilen iki adet soğutma suyu eşanjöründen oluşan 3 katmanlı bir TEJ tasarımı gerçekleştirilmiştir. TEJ tasarımında, 2 silindirli, su soğutmalı buji ateşlemeli bir motorun egzoz gaz sıcaklık ve debi değerlerinin yanında motor soğutma suyu (MSS) sıcaklık ve debi değerleri kullanılmıştır. TEJ’de sıcak ve soğuk taraf eşanjör yüzey alanı, hedef belirlenen 300 W DC elektrik enerjisi üretimi için seçilen 50x50 mm boyutlarındaki termoelektrik modüllerden 2x10 = 20 adet yerleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Orta egzoz ve MSS eşanjörlerinin iç hacmi ve bu hacim içerisinde bir seperatör, belli sınırlamalar dahilinde tasarlanmıştır. Seperatör plakanın her iki yüzeyine, egzoz gazı akışına direnç göstermeyecek şekilde, belirli açılarda yönlendirme kanatçıkları konumlandırılmıştır. Orta egzoz eşanjörünün girişine bir yayıcı, çıkışına ise bir lüle eklenmiştir. Soğutma suyu eşanjörü içerisinde, MSS’nun dolaşacağı labirent şeklinde kanallar oluşturulmuştur. Çalışma kapsamında tasarlanan TEJ’de gerçekleştirilen HAD analizeleri sonucu, sıcak ve soğuk eşanjör iç hacminde oluşturulan yapının TEM’lere temas eden eşanjör yüzeylerinde homojene yakın bir sıcaklık dağılımı oluşturduğu tespit edilmiştir. Mevcut tasarım ile TEJ’de kullanılan her bir TEM’de yaklaşık olarak eşit miktarda elektrik üretilebileceği görülmüştür.