本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)排氣能量品質(zhì)對(duì)廢氣渦輪發(fā)電能量利用效率的影響

  更多相關(guān)文章： 柴油機(jī) 排氣能量品質(zhì) 渦輪發(fā)電 利用效率

【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái),內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)工作過(guò)程以及各種先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)(如增壓、HCCI等)得到了深入研究,這些技術(shù)雖能改善內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)指示熱效率但熱效率提高的幅度很小。于是,人們以最大限度提高內(nèi)燃機(jī)熱效率為目的,從排氣能量的回收利用角度出發(fā),為內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排開(kāi)創(chuàng)了新的研究方向。研究表明排氣能量回收利用方式的不同,對(duì)排氣能量品質(zhì)的要求存在差異;內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒情況復(fù)雜多變,排氣能量品質(zhì)也不盡相同。因此,對(duì)不同工況下排氣能量品質(zhì)進(jìn)行分析研究,才能實(shí)現(xiàn)合理利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量,同時(shí)促進(jìn)排氣能量回收利用技術(shù)的完善,達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文在構(gòu)建排氣能量品質(zhì)等級(jí)綜合劃分方法的基礎(chǔ)上,分別研究排氣能量品質(zhì)對(duì)動(dòng)力渦輪廢氣能量利用效率和發(fā)電效率的影響。搭建YND485Q柴油機(jī)——J56動(dòng)力渦輪排氣能量回收利用試驗(yàn)臺(tái)架并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn);處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),研究排氣能量品質(zhì)對(duì)管道中的能量沿程損失和動(dòng)力渦輪可用能損失的影響;利用Matlab/Simulink軟件,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力渦輪——減速機(jī)構(gòu)——發(fā)電系統(tǒng)模型的聯(lián)合仿真,模擬計(jì)算出排氣能量品質(zhì)變化規(guī)律對(duì)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率的影響。研究結(jié)果表明:從熱力學(xué)的角度,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣可用能占柴油燃燒熱的19%~30%。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)排氣具有很高的可用能,但動(dòng)力渦輪對(duì)這部分排氣能量的利用率僅僅為5.69%~15.52%。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2800r/min,負(fù)荷為90%時(shí),動(dòng)力渦輪對(duì)排氣可用能的利用潛力發(fā)揮到最佳狀態(tài)。在排氣能量品質(zhì)等級(jí)綜合劃分方法下,該試驗(yàn)臺(tái)架渦前、渦后排氣能量品質(zhì)等級(jí)、能級(jí)差范圍分別為2.69~5.98、1.95~4.91和0.70~1.15。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2800r/min、負(fù)荷為75%時(shí),排氣能量品質(zhì)等級(jí)差達(dá)到最大值,對(duì)應(yīng)的渦輪?效率也是最大值。相對(duì)于溫度劃分方法,綜合劃分方法下的渦前、渦后排氣能量品質(zhì)等級(jí)的范圍縮小且能級(jí)差數(shù)值增大。2800r/min轉(zhuǎn)速下,負(fù)荷從75%增大至90%期間,該試驗(yàn)臺(tái)架廢氣渦輪能量回收利用效率保持在一個(gè)良好且穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著排氣能量品質(zhì)的增大,動(dòng)力渦輪的等熵效率總體呈先增大后減小的趨勢(shì),動(dòng)力渦輪可用能損失先增大后減小至最小值,之后繼續(xù)增大。當(dāng)排氣能量品質(zhì)等級(jí)數(shù)為4.75左右時(shí),排氣渦后壓力、渦前壓力和渦前排氣溫度分別為9.83kPa、22.08kPa和670K,此時(shí)達(dá)到此動(dòng)力渦輪的最優(yōu)膨脹比2.27,動(dòng)力渦輪的等熵效率達(dá)到峰值,動(dòng)力渦輪可用能損失最少。分析廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)各組成部分的聯(lián)合仿真結(jié)果,排氣能量品質(zhì)等級(jí)為4.70,渦輪等熵功率為14.22kW,對(duì)應(yīng)的渦輪轉(zhuǎn)速為50900 r/min,車(chē)用發(fā)電機(jī)不工作。當(dāng)排氣能量品質(zhì)等級(jí)超過(guò)4.70后,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),且轉(zhuǎn)速?gòu)?200r/min后一直呈線性增長(zhǎng)。車(chē)用發(fā)電機(jī)開(kāi)始穩(wěn)定工作,對(duì)外輸出穩(wěn)定電壓且電壓的大小隨時(shí)間成正弦曲線變化,幅值為28V,負(fù)載為50?時(shí)輸出電流為0.56A�？偟目磥�(lái),當(dāng)排氣能量品質(zhì)等級(jí)數(shù)超過(guò)4.70后,最終能夠完全回收轉(zhuǎn)化為電能的排氣可用能約為2.12kW~3.08kW,廢氣渦輪發(fā)電能量回收系統(tǒng)利用效率為5.49%~10.14%。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 排氣能量品質(zhì) 渦輪發(fā)電 利用效率
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U464.172
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 廢氣渦輪發(fā)電能量利用國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 廢氣渦輪發(fā)電能量利用研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 排氣參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、動(dòng)力渦輪性能的影響研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 排氣能量品質(zhì)分析研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀評(píng)述15
• 1.3 論文研究目的及主要內(nèi)容15-17
• 1.3.1 研究目的15-16
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4 論文主要研究路線17-18
• 第二章 排氣能量在動(dòng)力渦輪中可利用性的研究18-31
• 2.1 排氣狀態(tài)參數(shù)的試驗(yàn)18-21
• 2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪能量回收系統(tǒng)的介紹18-21
• 2.1.2 試驗(yàn)方法和工況點(diǎn)的選取21
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量的分析21-27
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣成分分析21-22
• 2.2.2 柴油燃燒熱和排氣可用能的計(jì)算22-27
• 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量在動(dòng)力渦輪中的利用潛力27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 排氣能量品質(zhì)分級(jí)方法研究31-49
• 3.1 能量品質(zhì)等級(jí)的溫度劃分31-34
• 3.2 能量品質(zhì)等級(jí)的綜合劃分34-47
• 3.2.1 穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的氣體狀態(tài)分析35-36
• 3.2.2 基于多元回歸分析法的能量品質(zhì)等級(jí)綜合劃分方法36-39
• 3.2.3 能量品質(zhì)等級(jí)溫度劃分和綜合劃分方法的比較39-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第四章 排氣能量品質(zhì)對(duì)動(dòng)力渦輪能量利用效率的影響研究49-53
• 4.1 排氣能量品質(zhì)對(duì)管道中的排氣能量沿程損失的影響研究49-50
• 4.2 排氣能量品質(zhì)對(duì)動(dòng)力渦輪可用能損失的影響研究50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-53
• 第五章 排氣能量品質(zhì)對(duì)廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)能量利用效率的影響研究53-60
• 5.1 基于Matlab/Simulink廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)仿真模型的建立53-56
• 5.1.1 各組成部分仿真模型的建立53-55
• 5.1.2 廢氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)的聯(lián)合仿真模型55-56
• 5.2 仿真結(jié)果的分析56-59
• 5.2.1 車(chē)用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出電壓、功率變化規(guī)律的研究56-58
• 5.2.2 排氣能量品質(zhì)對(duì)各重要組成部分回收能量利用效率的影響研究58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-63
• 6.1 總結(jié)60-62
• 6.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果67

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 孫和培;;主空氣冷卻器和廢氣渦輪的清洗[J];青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：974896