本文關(guān)鍵詞：基于朗肯循環(huán)余熱能量回收系統(tǒng)的膨脹機技術(shù)研究

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【摘要】：伴隨汽車產(chǎn)銷量快速增長而來的是大氣污染和石油消耗。目前,中國已成為僅次于美國和日本的第三大石油進口國。而汽車的石油消耗又占了中國石油年消耗量的50%。因此,提高發(fā)動機熱效率在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用。玉柴積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策,從2008年開始余熱能量回收技術(shù)的研究,以提高發(fā)動機熱效率。通過近2年時間的研發(fā),玉柴成功建立起一套發(fā)動機廢氣回收的朗肯循環(huán)系統(tǒng),但存在諸多問題,特別是膨脹機,出現(xiàn)配氣軸卡死故障,無法完成基本的性能試驗,導(dǎo)致開發(fā)進度中斷。本文重新梳理膨脹機的技術(shù)路線,結(jié)合玉柴自有研發(fā)資源,開發(fā)新一代膨脹機,并搭載玉柴朗肯循環(huán)余熱能量回收系統(tǒng),對某發(fā)動機廢氣余熱能進行回收完成性能試驗,結(jié)果表明,新一代膨脹機能穩(wěn)定運轉(zhuǎn),在發(fā)動機900r/min時,蒸汽馬達發(fā)出的功率到了10k W,功率提升4%,而且隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加效果越明顯,同時也發(fā)現(xiàn)了玉柴余熱回收系統(tǒng)存在的問題,并提出了后續(xù)的優(yōu)化方向。論文的主要研究工作如下:(1)膨脹機技術(shù)路線研究,通過對國內(nèi)外余熱能量回收技術(shù)的分析,從熱效率、技術(shù)成熟度、制造工藝性等方面,結(jié)合玉柴自有的優(yōu)勢資源,重新選擇膨脹機的開發(fā)技術(shù)路線。(2)活塞式膨脹機性能研究開發(fā),利用能量守恒方程、連續(xù)性方程、傳熱方程,建立了活塞式膨脹機的計算模型,計算分析了膨脹機初溫、初壓、配氣相位、壓縮比等參數(shù)對活塞式膨脹機輸出功、效率以及工質(zhì)流量的影響規(guī)律。為膨脹機的設(shè)計奠定了重要的理論基礎(chǔ)。(3)活塞式膨脹機設(shè)計研究,按照玉柴發(fā)動機成熟的開發(fā)流程,從布置設(shè)計階段、詳細設(shè)計階段、配氣機構(gòu)動力學(xué)運動學(xué)仿真等方面,完成活塞式膨脹機研究開發(fā),結(jié)合玉柴的供應(yīng)商體系,完成活塞式膨脹機零部件的制造。(4)活塞式膨脹機性能試驗研究,通過搭載玉柴朗肯循環(huán)余熱能量回收系統(tǒng),設(shè)定特定的試驗工況,驗證玉柴余熱能量回收系統(tǒng)及膨脹機性能。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機 廢熱回收 朗肯循環(huán) 膨脹機
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464;TK115
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 研究的背景13-14
• 1.2 發(fā)動機余熱能量回收相關(guān)技術(shù)14-17
• 1.2.1 熱電技術(shù)14-15
• 1.2.2 余熱制冷技術(shù)15-16
• 1.2.3 動力渦輪技術(shù)16
• 1.2.4 朗肯循環(huán)16-17
• 1.3 國內(nèi)外基于朗肯循環(huán)回收發(fā)動機余熱的研究概況17-18
• 1.4 玉柴基于朗肯循環(huán)的余熱能量回收系統(tǒng)的研究狀況18-22
• 1.4.1 玉柴余熱能量回收技術(shù)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 發(fā)動機主要結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)19
• 1.4.3 玉柴朗肯循環(huán)發(fā)動機余熱回收系統(tǒng)試驗結(jié)果19-22
• 1.5 本文課題來源和主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 發(fā)動機余熱回收系統(tǒng)膨脹機技術(shù)研究24-28
• 2.1 活塞式膨脹機24-25
• 2.2 透平式膨脹機25-26
• 2.3 螺桿式膨脹機26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于朗肯循環(huán)的活塞式膨脹機性能研究28-40
• 3.1 入口條件對性能的影響28-30
• 3.2 進排氣相位對性能的影響30-37
• 3.2.1 IVC對性能的影響30-31
• 3.2.2 IVO對性能的影響31-33
• 3.2.3 EVC對性能的影響33-35
• 3.2.4 EVO對性能的影響35-37
• 3.3 活塞式膨脹機壓縮比對性能的影響37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 活塞式膨脹機設(shè)計研究開發(fā)40-53
• 4.1 活塞式膨脹機主要技術(shù)參數(shù)41-42
• 4.2 活塞式膨脹機布置設(shè)計42-51
• 4.2.1 原型機輪廓掃描及測繪42-43
• 4.2.2 缸蓋布置43-45
• 4.2.3 配氣機構(gòu)布置45-49
• 4.2.4 凸輪軸布置設(shè)計49
• 4.2.5 缸蓋罩及其他附件布置設(shè)計49-51
• 4.3 膨脹機詳細設(shè)計51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 膨脹機配氣機構(gòu)動力學(xué)運動學(xué)分析53-59
• 5.1 參數(shù)及零部件代號53
• 5.2 計算模型和邊界條件53-54
• 5.3 運動學(xué)計算結(jié)果54-55
• 5.4 動力學(xué)計算結(jié)果55-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第6章 活塞式膨脹機性能試驗研究開發(fā)59-68
• 6.1 余熱能量回收系統(tǒng)搭建59-61
• 6.1.0 試驗對象59-60
• 6.1.1 6T發(fā)動機主要配置表60
• 6.1.2 試驗條件60-61
• 6.2 性能試驗方法61-62
• 6.3 性能試驗數(shù)據(jù)研究分析及結(jié)論62-66
• 6.4 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利74

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