隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平和機(jī)收率不斷提高,糧食收獲的速度越來越快,由于收獲的糧食大約有20%為高含水糧食,我國每年有大量的糧食因干燥不及時(shí)而導(dǎo)致發(fā)芽和霉變;另一方面,聯(lián)合收割機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量只占總能量的三分之一左右,冷卻液和尾氣的熱能約占總能量的60%左右,存在大量能量的浪費(fèi)。針對以上兩方面的問題,本文設(shè)計(jì)余熱回收系統(tǒng)回收柴油機(jī)冷卻液和尾氣的熱能,將回收的熱能用于農(nóng)作物在聯(lián)合收割機(jī)上脫粒后的干燥處理,從而解決糧食霉變和柴油機(jī)能量浪費(fèi)的問題。首先,分析了東風(fēng)2000聯(lián)合收割機(jī)的能量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),根據(jù)能量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)柴油機(jī)余熱回收系統(tǒng)。利用CATIA建立余熱回收系統(tǒng)三維實(shí)體模型,確定余熱回收系統(tǒng)中設(shè)備的安裝位置和連接關(guān)系。其次,根據(jù)初始數(shù)據(jù)完成對換熱器、三通閥、風(fēng)機(jī)、流體管道等余熱回收設(shè)備的參數(shù)計(jì)算與選型;建立換熱器Ⅰ、換熱器Ⅱ、三通閥及控制器的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立SIMULINK仿真模型,并對換熱器仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證仿真和溫度變化特性仿真。然后,采用建模仿真與Z-N工程整定相結(jié)合的方法初步確定PID控制器的控制參數(shù),并建立余熱回收系統(tǒng)的仿真模型。根據(jù)建立的仿真模型,仿真對比... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

渦輪蒸汽雙循環(huán)系統(tǒng)

第1章緒論3蒸汽機(jī)”雙循環(huán)系統(tǒng)。如圖1.1所示，分為高溫循環(huán)和低溫循環(huán)，其中高溫循環(huán)的熱源為發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣熱能，以水為工質(zhì)，水在蒸汽發(fā)生器內(nèi)加熱成蒸汽，蒸汽被直接導(dǎo)入膨脹器，用以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。低溫循環(huán)中的熱源為冷卻液熱能，工質(zhì)為乙醇，其工作過程與第一個(gè)循環(huán)相似。此系統(tǒng)可回收廢氣和冷卻液中80%以上的熱能，可使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低15%，功率增加10KW，扭矩增加近20Nm。高溫循環(huán)低溫循環(huán)冷卻液循環(huán)1.散熱器/低溫冷凝器2.泵3.蒸汽發(fā)生器4.蒸汽發(fā)生器/高溫冷凝器5.過熱器6.蒸汽發(fā)生器/低溫過熱器7.低溫膨脹器8.高溫膨脹器圖1.1渦輪蒸汽雙循環(huán)系統(tǒng)2012年，美國密蘇里科技大學(xué)AlbertoBoretti等人[12]以混合動(dòng)力客車為研究對象，基于有機(jī)朗肯循環(huán)，在1.8L自然吸氣汽油機(jī)上設(shè)計(jì)了一套余熱回收系統(tǒng)，利用有機(jī)物R245fa為工質(zhì)回收汽油機(jī)冷卻液和尾氣余熱能。圖1.2為混合動(dòng)力客車發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收系統(tǒng)簡圖，該系統(tǒng)分為高低溫循環(huán)系統(tǒng)，分別回收排氣和冷卻液余熱能并將熱能傳遞給R245fa，最后被充分加熱的R245fa蒸汽導(dǎo)入到膨脹器，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為客車提供動(dòng)力，汽油機(jī)的效率可提高8.2%。尾氣入口尾氣出口過熱器膨脹器換熱器冷凝器泵冷卻液入口冷卻液出口接收器圖1.2混合動(dòng)力客車汽油機(jī)余熱回收系統(tǒng)簡圖2019年，F(xiàn)arzadMohammadkhani等人[13]在六缸四沖程增壓柴油機(jī)上建立了高、低溫超臨界有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，如圖1.3所示。采用了多種不同的工質(zhì)，分別回收冷卻液和排氣余熱能，通過仿真分析優(yōu)選循環(huán)的最優(yōu)工質(zhì)，仿真結(jié)果表明：甲苯和R143aas

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4工質(zhì)分別在高溫循環(huán)和低溫循環(huán)下的性能最佳，系統(tǒng)輸出功率可達(dá)24.93kW。冷卻液循環(huán)冷卻水空氣尾氣高溫流體低溫流體增壓機(jī)渦輪冷卻液循環(huán)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)蒸發(fā)器渦輪冷凝器/蒸發(fā)器蒸發(fā)器渦輪冷凝器冷卻水高溫超臨界朗肯循環(huán)低溫超臨界朗肯循環(huán)圖1.3高、低溫超臨界有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)國內(nèi)對發(fā)動(dòng)機(jī)余熱能回收利用的研究起步較晚，近年逐漸增多。2009年，西安交通大學(xué)何茂剛等人[14]根據(jù)車用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、尾氣和潤滑油余熱能特性，將發(fā)動(dòng)機(jī)余熱能分為高溫?zé)崮芎偷蜏責(zé)崮埽O(shè)計(jì)了一套新型余熱能回收系統(tǒng)。通過仿真分析了多種工質(zhì)對熱能回收效率的影響，優(yōu)選出系統(tǒng)熱能回收的最優(yōu)工質(zhì)，使用該工質(zhì)系統(tǒng)熱能回收效率可達(dá)20.83%。2014年，北京工業(yè)大學(xué)的吳玉庭等人[15]以螺桿膨脹機(jī)為動(dòng)力輸出裝置，建立Rankine循環(huán)系統(tǒng)回收柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱能，使柴油機(jī)效率提高6.48%。2016年，天津大學(xué)的劉子奇[16]利用單閥膨脹機(jī)，搭建了Rankine循環(huán)系統(tǒng)回收汽油機(jī)尾氣余熱，使汽油機(jī)效率提高5.8%。1.2.2溫差發(fā)電溫差發(fā)電是利用塞貝克(Seebeck)效應(yīng)原理，通過熱電材料將發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱能轉(zhuǎn)化為電能。由于溫差發(fā)電技術(shù)的提高、高性能熱電材料的開發(fā)和對提高發(fā)動(dòng)機(jī)能源利用效率的迫切需求，國內(nèi)外對溫差發(fā)電的研究越來越多。2007年，美國克拉克森大學(xué)機(jī)械與航空工程學(xué)院的Helenbrook等人[17]在乘用客車上安裝了16組HZ-20熱電模塊，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱，最大發(fā)電功率可達(dá)300W左右。2009年，美國學(xué)者Crane等人[18]根據(jù)不同TE材料的峰值性能隨溫度的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)出了適用于溫度動(dòng)態(tài)變化熱源的熱能回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為三個(gè)相交互的發(fā)電模塊，針對不同的尾氣溫度，采用不同的模塊來回收余熱能?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置性能研究[J]. 李御鋒,楊金鋼,朱林,曹東旭,鄧蘭西.  建筑節(jié)能. 2020(02)
[2]2035年中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化前景展望[J]. 王亞華,臧良震,蘇毅清.  農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究. 2020(01)
[3]基于NCD優(yōu)化的光-火微網(wǎng)頻率控制方法研究[J]. 莫檳滔,陳巒,井實(shí),魯爾潔,鄭彬,姚亮.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2017(13)
[4]基于柴油機(jī)余熱的油菜籽干燥系統(tǒng)研究[J]. 周光永.  農(nóng)機(jī)化研究. 2015(05)
[5]糧食干燥技術(shù)的能耗淺析[J]. 翁拓,吳家正,范立,李晗.  節(jié)能技術(shù). 2014(03)
[6]發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 劉彬,梁虹,陳研,張紅光.  小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車. 2011(02)
[7]汽車尾氣溫差發(fā)電的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 徐立珍,李彥,楊知,陳昌和.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(02)
[8]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣利用的現(xiàn)狀與展望[J]. 薛子旺,李冠峰,安曉東,劉翠,邵海泉,張磊.  拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2010(01)
[9]車用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收的新型聯(lián)合熱力循環(huán)[J]. 何茂剛,張新欣,曾科.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(11)
[10]多功能拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 白繼偉,羅書強(qiáng),葉進(jìn),劉玲,牛敏杰,鄧曉明.  農(nóng)機(jī)化研究. 2008(12)

博士論文
[1]遠(yuǎn)紅外對流組合谷物干燥機(jī)理與試驗(yàn)研究[D]. 劉春山.吉林大學(xué) 2014
[2]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱溫差發(fā)電裝置熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[D]. 袁曉紅.武漢理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]聯(lián)合收割機(jī)中排氣余熱聯(lián)合遠(yuǎn)紅外稻谷干燥裝置的研發(fā)[D]. 匡鵬.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于朗肯循環(huán)的汽油機(jī)尾氣余熱回收模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉子奇.天津大學(xué) 2016
[3]基于冷卻系統(tǒng)的柴油機(jī)熱管理系統(tǒng)研究[D]. 任震韜.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[4]LNG動(dòng)力船舶的燃料汽化控制研究[D]. 王平安.大連海事大學(xué) 2013
[5]小型液冷系統(tǒng)仿真研究[D]. 李國濤.南京航空航天大學(xué) 2012
[6]船舶柴油機(jī)新型余熱回收利用系統(tǒng)研究[D]. 梅磊.武漢理工大學(xué) 2011
[7]汽車尾氣半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)研究[D]. 蔣新強(qiáng).華南理工大學(xué) 2010
[8]PID參數(shù)整定技術(shù)的研究及應(yīng)用[D]. 劉玲玲.鄭州大學(xué) 2010
[9]“育鯤”輪主機(jī)高溫冷卻水系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)及仿真[D]. 杜太利.大連海事大學(xué) 2010
[10]基于朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量回收利用研究[D]. 呂登科.天津大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3288943