【摘要】：隨著能源危機加劇和石油類燃料消耗的增加,如何最大化利用燃料已經(jīng)成為我們迫切需要解決的問題。在發(fā)動機的能量分布中,通過排氣散失的能量較多、品質也較高,若是能將其回收利用,便能減少能量的損失,從而提高燃油利用率,達到節(jié)能的目的。本課題以某汽油機的排氣余熱為研究對象,分析其回收潛力,并設計余熱回收系統(tǒng),進行工質的篩選和關鍵部件的選型及其工作參數(shù)的確定,然后在GT-Power軟件中搭建發(fā)動機—回收系統(tǒng)聯(lián)合模型,通過仿真模擬來研究該回收系統(tǒng)的性能并根據(jù)工況匹配工質質量流量。論文的主要工作和結論如下:1)在GT-Power軟件中根據(jù)某汽油機結構參數(shù)搭建了發(fā)動機模型,并進行了發(fā)動機外特性試驗,利用外特性試驗數(shù)據(jù)校準了模型的精度。計算了排氣能量和排氣?,計算結果表明:發(fā)動機轉速高于2800 r/min時,排氣能量均在30kW以上,排氣中有46.2%的能量可以轉化為有用功,排氣能量回收潛力最大的轉速范圍是2800 r/min—4800 r/min。2)基于有機朗肯循環(huán)設計了雙回路結構的余熱回收系統(tǒng),根據(jù)搭建的熱力學模型進行理論計算,對比分析了四種結構回收系統(tǒng)的凈輸出功率、熱效率、?損率,分析表明:雙回路結構的回收系統(tǒng)與其他三種結構相比具有一定的優(yōu)越性。3)利用工質選用原則為回收系統(tǒng)初步篩選工質,采用理論計算的方法考察了蒸發(fā)壓力、過熱度兩個循環(huán)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,對比分析了三種工質組合時的系統(tǒng)性能。計算結果表明:可以適當增大蒸發(fā)壓力來提高系統(tǒng)熱效率,過熱度的增加對系統(tǒng)熱效率提高較少;當系統(tǒng)采用水/R123工質組合時,系統(tǒng)的性能較優(yōu)。4)在GT-Power中搭建了回收系統(tǒng)模型,利用理論計算結果對各部分的模型進行校準。模型耦合后在回收潛力最大的轉速范圍內對排氣能量進行回收仿真分析。仿真結果表明:回收功率最高可達到6.12kW,功率提升率最大為8.25%,最高熱效率為13.67%,與回收前相比,發(fā)動機排氣溫度下降了400℃左右。5)選定了6個工況點對工質質量流量進行匹配。仿真結果顯示:同一工況下,凈輸出功率隨工質泵轉速先升高后平穩(wěn)下降,由此確定了6個工況下的最優(yōu)工質質量流量,采用匹配后的工質流量進行仿真計算后,回收功率和熱效率提高了很多,排氣溫度下降了550℃左右。
【圖文】：

圖 1.1 廢氣渦輪增壓裝置結構汽車行業(yè)用的最多且較成熟的技術，能夠大幅度提高汽車輪增壓發(fā)動機功率比自然吸氣式發(fā)動機功率高 40%~60點[17]有：（1）不需要消耗額外的有用功去驅動廢氣渦輪利用。（2）進氣增壓可使進氣量增加，同一工況下發(fā)動機增加進氣量后，，燃油和空氣能夠混合的更加均勻，有助于了污染物的生成，改善了排放性能。但是該技術也還存推動渦輪機葉片旋轉時，由于排氣壓力波具有傳遞滯后渦輪機并不能迅速做出反應，從而影響了發(fā)動機的性能渦輪增壓技術最大的問題是全工況匹配性較差，為此采用工況下通過曲軸帶動或者采用電機驅動渦輪機[19]，但是這能，而且增壓機出口的排氣仍然具有較高的溫度，因此仍技術

重慶理工大學碩士學位論文程： 21 0p p p pu a u k q uFt x t x u 表示流體在管道入口截面的速度，單位 m /s ； 表示管道進3g /m ；p流體在入口截面處的壓力，單位Mpa：dF 為管道入口F 為單位質量氣體流動時所受的摩擦力，單位為 N ；q為流體的 2 K；a 為音速，單位為 m /s 。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK115;TK411

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本文編號：2645172