超臨界蓄熱有機(jī)朗肯循環(huán)余能回收系統(tǒng)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-07-11 22:53

【摘要】：能源短缺已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的問題,內(nèi)燃機(jī)作為一種熱效率較高的耗能機(jī)械,其熱效率也只有百分之三四十左右,即有百分之六十左右的熱量以不同的形式耗散掉,所以,對發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收利用技術(shù)的研究尤為重要。車用內(nèi)燃機(jī)存在著尾氣實(shí)時(shí)溫度與后處理器的高效溫度窗不匹配,以及渦輪增壓系統(tǒng)高速時(shí)尾氣量過剩,瞬態(tài)加載工況下進(jìn)氣響應(yīng)性不足的問題,針對這些問題,本文提出了超臨界蓄熱有機(jī)朗肯循環(huán)尾氣余熱回收整體方案,本方案中的關(guān)鍵技術(shù)為超臨界蓄熱及蓄熱式復(fù)合渦輪增壓。首先,本文介紹了超臨界蓄熱器的設(shè)計(jì),具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括超臨界蓄熱器方案設(shè)計(jì),蓄熱部分的設(shè)計(jì),溫壓調(diào)節(jié)箱的設(shè)計(jì)與校核,超臨界蓄熱器測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。蓄熱部分的設(shè)計(jì)是指根據(jù)超臨界蓄熱器的熱負(fù)荷及設(shè)計(jì)目標(biāo),進(jìn)行換熱器的選型設(shè)計(jì);溫壓調(diào)節(jié)箱的設(shè)計(jì)是指整體結(jié)構(gòu)及總?cè)莘e的設(shè)計(jì),然后進(jìn)行強(qiáng)度校核;測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其次,本文進(jìn)行了超臨界蓄熱器穩(wěn)定尾氣溫度的仿真研究。利用GT-POWER軟件搭建了超臨界蓄熱器仿真模型,并進(jìn)行了模型的可行性驗(yàn)證。確定了尾氣研究對象,并選取平均溫度AVG、標(biāo)準(zhǔn)差SD、有效度Y、高效度H和綜合指數(shù)ZH作為評價(jià)指標(biāo)。仿真研究了分別以R123,RC318,R234fa作為蓄熱工質(zhì)時(shí),不同工質(zhì)加注量對超臨界蓄熱器尾氣溫度調(diào)節(jié)性能的影響,仿真結(jié)果顯示,以R123作為蓄熱工質(zhì)且加注量為5kg時(shí),對平均溫度AVG、標(biāo)準(zhǔn)差SD、有效度Y、高效度H的優(yōu)化率分別為3.61%,36.99%,19.31%,80.41%,溫度調(diào)節(jié)效果明顯。最后,本文進(jìn)行了蓄熱式復(fù)合渦輪增壓系統(tǒng)的仿真研究。首先利用GT-POWER軟件進(jìn)行了蓄熱式復(fù)合渦輪增壓系統(tǒng)的建模,然后對有無渦輪旁通閥時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,有渦輪旁通閥時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性和排放性比沒有時(shí)有較大改善,然后進(jìn)行了旁通閥的開度值標(biāo)定,最后進(jìn)行了輔助增壓系統(tǒng)改善進(jìn)氣響應(yīng)性的仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果顯示,2500r/min,從10%負(fù)荷至100%負(fù)荷的加載過程中,進(jìn)氣量開始增加的時(shí)刻較原機(jī)提前了近1.5s,輔助增壓系統(tǒng)的介入提高了瞬態(tài)加載時(shí)的進(jìn)氣響應(yīng)性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK115
【圖文】：