Utilization of waste heat energy of the exhaust gases in a diesel engine using the ORC system

Waste heat recovery systems using the organic Rankine cycle (ORC systems) can be a way to increase the overall efficiency of internal combustion engines (ICE) and way to reduce the emission to the environment. The main two advantages of ORC systems are: the use of thermal energy, which is dissipated into the environment in the form of heat - fuel energy, which is not used by the ICE and the lack of interference in the operation of the ICE. Additionally, high efficiency, low construction costs and high compatibility and flexibility of ORC systems mean that their installation on ICE exhaust systems is economically justified and simple. The article below proves the legitimacy of considering the above-mentioned solution, proposes an ORC system concept for a laboratory ICE, presents a diagram of the procedure during the design/construction of the system and presents the initial energy balance of the solution.

Układy utylizacji energii cieplnej wykorzystujące organiczny obieg Rankine’a (układu ORC) mogą być sposobem na zwiększanie ogólnej sprawności silników spalinowych (SS), a więc jednocześnie na zmniejszanie emisji związków szkodliwych do środowiska. Głównymi dwiema zaletami układów ORC są: wykorzystywanie energii cieplnej, która jest rozpraszana do środowiska w postaci ciepła, a więc energii paliwa, która nie jest wykorzystywana przez SS oraz brak ingerencji w pracę SS. Dodatkowo, wysoka sprawność, niskie koszty budowy oraz wysoka kompatybilność i elastyczność układów ORC powodują, iż ich zabudowa na układach wylotowych SS jest ekonomicznie uzasadniona i prosta. W poniższym artykule dowiedziono zasadności podjęcia rozważań dot. w/w rozwiązania, zaproponowano koncepcję układu ORC dla laboratoryjnego SS, przedstawiono schemat postępowania podczas projektowania/budowy układu oraz przedstawiono wstępny bilans energetyczny rozwiązania.