發(fā)布時(shí)間：2017-06-05 04:19

  本文關(guān)鍵詞：基于朗肯循環(huán)廢氣余熱回收技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源危機(jī)與環(huán)境問題的日益突出，使得人們越來越重視新能源的開發(fā)與能源利用率的提高。在現(xiàn)代工業(yè)中，由內(nèi)燃機(jī)能量平衡可知，在燃料燃燒所釋放的能量中，對外輸出的有用功僅占總能量的25%～45%左右，其他部分能量則被冷卻系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣所帶走，，未得到充分地利用。如能將排氣的能量進(jìn)行可實(shí)現(xiàn)對內(nèi)燃機(jī)功率與熱效率提升，那么將極大的提高能源的利用率。而基于朗肯循環(huán)余熱回收技術(shù)以其能量利用率高，適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于回收工業(yè)廢熱，同樣對于汽車產(chǎn)業(yè)，基于朗肯循環(huán)的能量回收技術(shù)也具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?首先，本文對發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的熱物性參數(shù)進(jìn)行研究，通過對廢氣組分的熱力性質(zhì)及其所占比例，推導(dǎo)出廢氣混合物的熱物性參數(shù)計(jì)算公式，便于對傳熱過程進(jìn)行計(jì)算分析。以CA6DL重型柴油機(jī)為研究對象，對其進(jìn)行熱平衡分析，明確了發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣能量占燃料總能量的28%～30%左右；同時(shí)考慮排氣能量品質(zhì)，通過可用能分析法對廢氣余熱可用能轉(zhuǎn)化潛力進(jìn)行估算，可知最大可轉(zhuǎn)化可用能占排氣能量的40%左右。分析結(jié)果表明：發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫廢氣余熱具有很大的回收利用價(jià)值。 其次，對理論朗肯循環(huán)的進(jìn)行了熱力學(xué)分析，對朗肯循環(huán)工質(zhì)性質(zhì)對朗肯循環(huán)性能影響的進(jìn)行了研究，給出了朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。通過工程方程求解軟件（EES）編制通用程序，結(jié)合工質(zhì)的熱物性參數(shù)，分析運(yùn)行參數(shù)對朗肯循環(huán)性能參數(shù)的影響規(guī)律。分別討論了水和有機(jī)工質(zhì)在不同蒸發(fā)壓力、冷凝壓力等循環(huán)參數(shù)下對系統(tǒng)循環(huán)效率的變化規(guī)律：循環(huán)熱效率隨著蒸發(fā)壓力的升高而升高，隨著冷凝壓力的降低而升高。 再次，通過對比分析，確定朗肯循環(huán)工質(zhì)為有機(jī)工質(zhì)R123，并由此確定了系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。結(jié)合朗肯循環(huán)各部件的設(shè)計(jì)手冊對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并通過熱力計(jì)算分析所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能參數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明：標(biāo)定工況下，朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收的能量可達(dá)到11.9kW，如將這部分能量轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出，可使發(fā)動(dòng)機(jī)整體熱效率提升10.1%左右，功率提升4.6%，燃油消耗率下降4.4%。 最后，使用GT-POWER軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)與朗肯循環(huán)系統(tǒng)的仿真模型，并通過仿真值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性，可以用于仿真計(jì)算。仿真結(jié)果表明：加裝朗肯循環(huán)系統(tǒng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)總功率最多可提升至6.4%，排溫也有明顯的下降。在高速高負(fù)荷工況下，朗肯循環(huán)系統(tǒng)熱效率最高可達(dá)13%；而在低速低負(fù)荷工況時(shí)，由于排氣能量較小，使得此時(shí)的余熱回收系統(tǒng)效率偏低。本文提出通過改變工質(zhì)流量的措施來提高朗肯循環(huán)在低速低負(fù)荷工況下的效率。模擬結(jié)果表明，改進(jìn)后的朗肯循環(huán)效率在全工況范圍內(nèi)都有所改善。 綜上所述，朗肯循環(huán)廢氣余熱回收系統(tǒng)可有效回收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱，提高熱效率同時(shí)，降低CO2的排放，是一條極具發(fā)展前景的實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的技術(shù)路線。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動(dòng)機(jī) 廢氣余熱 朗肯循環(huán) 回收 GT-POWER
【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】：2013
【分類號】：TK115;TK423
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 廢氣余熱回收技術(shù)簡介12-18
• 1.2.1 廢氣渦輪增壓技術(shù)12-14
• 1.2.2 溫差發(fā)電14-15
• 1.2.3 余熱制冷空調(diào)15-16
• 1.2.4 朗肯循環(huán)廢氣余熱能量回收16-18
• 1.3 國內(nèi)外基于有機(jī)朗肯循環(huán)的廢氣余熱回收研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收國外發(fā)展現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀21
• 1.4 本文研究內(nèi)容21-24
• 第2章 朗肯循環(huán)熱力計(jì)算與理論分析24-32
• 2.1 朗肯循環(huán)簡介24-25
• 2.2 朗肯循環(huán)的熱力分析計(jì)算25-27
• 2.3 工作運(yùn)行參數(shù)對朗肯循環(huán)效率的影響27-29
• 2.4 帶回?zé)岬睦士涎h(huán)介紹29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 廢氣能量回收潛力分析與朗肯循環(huán)工質(zhì)選擇32-50
• 3.1 廢氣能量回收潛力分析32-43
• 3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡分析32-34
• 3.1.2 廢氣成分分析34-35
• 3.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣成分的計(jì)算35-36
• 3.1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣熱物性參數(shù)計(jì)算36-39
• 3.1.5 廢氣能量回收潛力分析39-43
• 3.2 工質(zhì)的分類與選擇原則43-44
• 3.3 循環(huán)工質(zhì)熱物性參數(shù)的對比44-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 朗肯循環(huán)熱力設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算50-64
• 4.1 廢氣余熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選定50-51
• 4.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣參數(shù)的確定50
• 4.1.2 朗肯循環(huán)工質(zhì)與運(yùn)行參數(shù)的確定50-51
• 4.2 蒸發(fā)器設(shè)計(jì)51-58
• 4.2.1 蒸發(fā)器傳熱計(jì)算52-55
• 4.2.2 蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55-57
• 4.2.3 換熱器壓降計(jì)算57-58
• 4.3 渦輪機(jī)設(shè)計(jì)58-61
• 4.4 工質(zhì)泵設(shè)計(jì)與選型61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第5章 余熱回收系統(tǒng)工作過程仿真模擬與分析64-82
• 5.1 GT-POWER 模擬軟件簡介64-65
• 5.2 仿真模型建立與驗(yàn)證65-70
• 5.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)模型建立65-66
• 5.2.2 朗肯循環(huán)模型建立66-69
• 5.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)模型驗(yàn)證69-70
• 5.3 朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能仿真分析70-75
• 5.4 提高系統(tǒng)效率改進(jìn)措施75-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 第6章 全文總結(jié)與工作展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 工作展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于朗肯循環(huán)廢氣余熱回收技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：422915