【摘要】：隨著能源危機加劇和石油類燃料消耗的增加,如何最大化利用燃料已經(jīng)成為我們迫切需要解決的問題。在發(fā)動機的能量分布中,通過排氣散失的能量較多、品質(zhì)也較高,若是能將其回收利用,便能減少能量的損失,從而提高燃油利用率,達(dá)到節(jié)能的目的。本課題以某汽油機的排氣余熱為研究對象,分析其回收潛力,并設(shè)計余熱回收系統(tǒng),進(jìn)行工質(zhì)的篩選和關(guān)鍵部件的選型及其工作參數(shù)的確定,然后在GT-Power軟件中搭建發(fā)動機—回收系統(tǒng)聯(lián)合模型,通過仿真模擬來研究該回收系統(tǒng)的性能并根據(jù)工況匹配工質(zhì)質(zhì)量流量。論文的主要工作和結(jié)論如下:1)在GT-Power軟件中根據(jù)某汽油機結(jié)構(gòu)參數(shù)搭建了發(fā)動機模型,并進(jìn)行了發(fā)動機外特性試驗,利用外特性試驗數(shù)據(jù)校準(zhǔn)了模型的精度。計算了排氣能量和排氣?,計算結(jié)果表明:發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于2800 r/min時,排氣能量均在30kW以上,排氣中有46.2%的能量可以轉(zhuǎn)化為有用功,排氣能量回收潛力最大的轉(zhuǎn)速范圍是2800 r/min—4800 r/min。2)基于有機朗肯循環(huán)設(shè)計了雙回路結(jié)構(gòu)的余熱回收系統(tǒng),根據(jù)搭建的熱力學(xué)模型進(jìn)行理論計算,對比分析了四種結(jié)構(gòu)回收系統(tǒng)的凈輸出功率、熱效率、?損率,分析表明:雙回路結(jié)構(gòu)的回收系統(tǒng)與其他三種結(jié)構(gòu)相比具有一定的優(yōu)越性。3)利用工質(zhì)選用原則為回收系統(tǒng)初步篩選工質(zhì),采用理論計算的方法考察了蒸發(fā)壓力、過熱度兩個循環(huán)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,對比分析了三種工質(zhì)組合時的系統(tǒng)性能。計算結(jié)果表明:可以適當(dāng)增大蒸發(fā)壓力來提高系統(tǒng)熱效率,過熱度的增加對系統(tǒng)熱效率提高較少;當(dāng)系統(tǒng)采用水/R123工質(zhì)組合時,系統(tǒng)的性能較優(yōu)。4)在GT-Power中搭建了回收系統(tǒng)模型,利用理論計算結(jié)果對各部分的模型進(jìn)行校準(zhǔn)。模型耦合后在回收潛力最大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對排氣能量進(jìn)行回收仿真分析。仿真結(jié)果表明:回收功率最高可達(dá)到6.12kW,功率提升率最大為8.25%,最高熱效率為13.67%,與回收前相比,發(fā)動機排氣溫度下降了400℃左右。5)選定了6個工況點對工質(zhì)質(zhì)量流量進(jìn)行匹配。仿真結(jié)果顯示:同一工況下,凈輸出功率隨工質(zhì)泵轉(zhuǎn)速先升高后平穩(wěn)下降,由此確定了6個工況下的最優(yōu)工質(zhì)質(zhì)量流量,采用匹配后的工質(zhì)流量進(jìn)行仿真計算后,回收功率和熱效率提高了很多,排氣溫度下降了550℃左右。
【圖文】：

圖 1.1 廢氣渦輪增壓裝置結(jié)構(gòu)汽車行業(yè)用的最多且較成熟的技術(shù)，能夠大幅度提高汽車輪增壓發(fā)動機功率比自然吸氣式發(fā)動機功率高 40%~60點[17]有：（1）不需要消耗額外的有用功去驅(qū)動廢氣渦輪利用。（2）進(jìn)氣增壓可使進(jìn)氣量增加，同一工況下發(fā)動機增加進(jìn)氣量后，，燃油和空氣能夠混合的更加均勻，有助于了污染物的生成，改善了排放性能。但是該技術(shù)也還存推動渦輪機葉片旋轉(zhuǎn)時，由于排氣壓力波具有傳遞滯后渦輪機并不能迅速做出反應(yīng)，從而影響了發(fā)動機的性能渦輪增壓技術(shù)最大的問題是全工況匹配性較差，為此采用工況下通過曲軸帶動或者采用電機驅(qū)動渦輪機[19]，但是這能，而且增壓機出口的排氣仍然具有較高的溫度，因此仍技術(shù)

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文程： 21 0p p p pu a u k q uFt x t x u 表示流體在管道入口截面的速度，單位 m /s ； 表示管道進(jìn)3g /m ；p流體在入口截面處的壓力，單位Mpa：dF 為管道入口F 為單位質(zhì)量氣體流動時所受的摩擦力，單位為 N ；q為流體的 2 K；a 為音速，單位為 m /s 。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK115;TK411

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