本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)熱力性能分析

  更多相關(guān)文章： 內(nèi)燃機(jī) 底循環(huán) 廢熱回收 供能系統(tǒng) 熱力性能

【摘要】：現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)車的熱功轉(zhuǎn)換效率為30%-40%,其余主要以廢熱形式排至環(huán)境,而冷卻液廢熱占20%-30%,排氣廢熱占30%-40%。利用底循環(huán)回收內(nèi)燃機(jī)廢熱不僅能有效提高發(fā)動機(jī)燃料利用率,而且在相同交通能力條件下,還能減少環(huán)境污染。本文以內(nèi)燃機(jī)廢熱回收為背景,同時考慮發(fā)動機(jī)變工況下廢熱特點(diǎn)以及不同運(yùn)行工況條件下車輛能量需求,提出了三種不同形式的內(nèi)燃機(jī)廢熱回收供能系統(tǒng),并分析了其節(jié)能潛力。首先,僅考慮內(nèi)燃機(jī)高品位煙氣廢熱,提出了一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)。對基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和模擬計算,分析了其最大節(jié)能潛力,并對蒸發(fā)器進(jìn)行定結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計,分析了其實(shí)際節(jié)能潛力。結(jié)果表明:發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度在1500-6000 r/min之間,考慮最大節(jié)能潛力,ORC底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值都出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度最大時;考慮實(shí)際節(jié)能潛力,底循環(huán)凈功最大值仍出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度最大時,但總體熱效率改善率最大值出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度為2000 r/min時。在供熱季,考慮最大節(jié)能潛力,底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值分別為6.08 kW和9.6%;考慮實(shí)際節(jié)能潛力,底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值分別為3.32 kW和8.5%。其次,同時考慮回收內(nèi)燃機(jī)煙氣廢熱和冷卻液廢熱,提出了一種基于ORC內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)和一種基于Kalina循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng),并對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、模擬計算和熱力性能對比分析。結(jié)果表明:ORC底循環(huán)和Kalina底循環(huán)凈功最大值都出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度最大時,但ORC底循環(huán)和Kalina底循環(huán)總體熱效率改善率最大值分別出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度為4000 r/min和3000 r/min時。在供熱季,ORC底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率的最大值分別為10.36 kW和18.3%;Kalina底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率的最大值分別為14.8kW和25.7%。最后,對基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)影響分析和（火用）分析,探究ORC底循環(huán)運(yùn)行中關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)熱力性能的影響以及能量在轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化過程中存在的薄弱環(huán)節(jié),為系統(tǒng)的改進(jìn)提供了指導(dǎo)方向。
【關(guān)鍵詞】：內(nèi)燃機(jī) 底循環(huán) 廢熱回收 供能系統(tǒng) 熱力性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 課題研究的背景及意義13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀及分析14-20
• 1.2.1 循環(huán)工質(zhì)選擇研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 廢熱回收系統(tǒng)形式研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)20-22
• 第二章 系統(tǒng)設(shè)計及計算基礎(chǔ)22-31
• 2.1 現(xiàn)有的車輛供能系統(tǒng)22
• 2.2 基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)設(shè)計22-23
• 2.3 基于底循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)設(shè)計23-25
• 2.3.1 基于ORC內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)方案23-24
• 2.3.2 基于Kalina循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)方案24-25
• 2.4 發(fā)動機(jī)熱轉(zhuǎn)功子系統(tǒng)25-28
• 2.4.1 發(fā)動機(jī)煙氣廢熱和冷卻液廢熱計算25-27
• 2.4.2 發(fā)動機(jī)參數(shù)27-28
• 2.4.3 發(fā)動機(jī)實(shí)驗數(shù)據(jù)28
• 2.5 車輛空調(diào)子系統(tǒng)冷/熱需求28-30
• 2.5.1 車輛空調(diào)子系統(tǒng)冷/熱負(fù)荷計算28-29
• 2.5.2 車輛空調(diào)子系統(tǒng)冷/熱負(fù)荷結(jié)果分析29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)熱力性能分析31-60
• 3.1 考慮最大節(jié)能潛力的ORC煙氣廢熱回收車輛供能系統(tǒng)31-49
• 3.1.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型31-43
• 3.1.2 系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和計算結(jié)果43-49
• 3.2 考慮實(shí)際節(jié)能潛力的ORC煙氣廢熱回收車輛供能系統(tǒng)49-57
• 3.2.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型49-52
• 3.2.2 系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和計算結(jié)果52-57
• 3.3 考慮最大節(jié)能潛力和實(shí)際節(jié)能潛力的車輛供能系統(tǒng)熱力性能對比57-58
• 3.3.1 制冷季57-58
• 3.3.2 非制冷/供熱季58
• 3.3.3 供熱季58
• 3.4 本章小結(jié)58-60
• 第四章 基于底循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)熱力性能分析60-81
• 4.1 基于ORC內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)60-69
• 4.1.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型60-63
• 4.1.2 系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和計算結(jié)果63-69
• 4.2 基于Kalina循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)69-79
• 4.2.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型69-73
• 4.2.2 系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和計算結(jié)果73-79
• 4.3 兩種基于內(nèi)燃機(jī)廢熱回收車輛供能系統(tǒng)熱力性能對比79-80
• 4.3.1.制冷季79-80
• 4.3.2.非制冷/供熱季80
• 4.3.3 供熱季80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 第五章 ORC關(guān)鍵參數(shù)影響分析和（火用）分析81-92
• 5.1 關(guān)鍵參數(shù)影響分析81-87
• 5.1.1 環(huán)境溫度81-82
• 5.1.2 蒸發(fā)壓力82-83
• 5.1.3 第一蒸發(fā)器熱側(cè)煙氣出口溫度83-85
• 5.1.4 透平入口有機(jī)工質(zhì)過熱度85-86
• 5.1.5 透平等熵效率86-87
• 5.2 （火用）分析87-90
• 5.2.1 （火用）和（火用）損平衡方程87-88
• 5.2.2 運(yùn)行參數(shù)88-89
• 5.2.3 計算結(jié)果89-90
• 5.3 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 研究工作與結(jié)論92-93
• 6.2 工作展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 致謝98-99
• 攻讀碩士期間取得的成果和科研情況說明99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周啟順;楊凱;張紅光;;混合工質(zhì)對車用內(nèi)燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)的影響[J];車用發(fā)動機(jī);2014年03期

2 覃峰;郭麗華;蘇林;陳能舜;蔣平灶;胡永明;;柴油機(jī)廢熱驅(qū)動有機(jī)朗肯循環(huán)的理論和試驗[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報;2014年03期

3 周啟順;楊凱;;車用內(nèi)燃機(jī)變工況下有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的分析[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2014年02期

4 馬思駿;敬旭業(yè);李逍霄;鄭丹星;隋軍;韓巍;孫流莉;;氨 水混合工質(zhì)Rankine循環(huán)與Kalina循環(huán)的熱力學(xué)分析與比較[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2014年02期

5 陳奇成;徐進(jìn)良;苗政;;中溫?zé)嵩打?qū)動有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2013年32期

6 楊凱;張紅光;張健;楊富斌;王震;王恩華;范伯元;;混合工質(zhì)和純工質(zhì)對柴油機(jī)余熱回收系統(tǒng)性能影響的模擬[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報;2013年05期

7 邵應(yīng)娟;金保f;鐘文琪;Liu Hao;;微型有機(jī)朗肯循環(huán)熱電系統(tǒng)建模與性能分析[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年04期

8 劉廣林;陳奇成;張兵;;煙氣熱源有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)工質(zhì)選擇[J];熱能動力工程;2013年03期

9 趙付舟;汪秀敏;梁榮;姚煥新;;汽車熱電廢熱回收的現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)分析[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2013年02期

10 張軍輝;劉娟芳;陳清華;;有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)最佳蒸發(fā)溫度和分析[J];化工學(xué)報;2013年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張杰;基于朗肯循環(huán)的車用汽油機(jī)排氣余熱回收系統(tǒng)性能的研究[D];天津大學(xué);2012年

2 呂登科;基于朗肯循環(huán)的發(fā)動機(jī)廢氣能量回收利用研究[D];天津大學(xué);2009年

，

本文編號：1014765