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LNG卡车空调冷能利用系统设计及气化器分析
| 论文题名： | LNG卡车空调冷能利用系统设计及气化器分析 |
| 关键词： | 液化天然气汽车;空调系统;气化器;换热性能;压降特性 |
| 摘要： | 世界能源环境危机促进了LNG（液化天然气）汽车的发展。LNG的存储温度是-162℃，需要将天然气温度升温至10～40℃才能供入发动机。天然气在气化升温过程中会释放巨大的冷能，本文所涉及的LNG汽车空调系统即利用天然气气化升温过程中释放的冷能。LNG气化装置是该空调系统的核心装置，气化器的气化性能直接决定了天然气发动机供气的可靠性，探究气化器的换热性能极为必要。本文在广泛阅读文献，了解国内外研究现状，综合利用理论分析、数值模拟相结合的方法对空调系统进行设计仿真，并对不同结构气化器进行数值计算得到各结构下的换热性能和压降特性。 LNG冷能用于汽车空调系统需要冷媒对来进行冷量的传递，本文结合实际确定合适的冷媒，实现利用LNG冷能为驾驶室供冷。LNG的存储温度为-162℃，易导致空调系统管道结冰，并且LNG的流量随汽车行驶工况变化而变化，因而在对空调系统设计时综合考虑了管道结冰，LNG流量不均匀的情况，以确保空调系统的可靠性。 气化器是该空调系统的重要部件，本文利用CFD软件对气化器换热情况进行计算。LNG在气化器中存在相变，在计算过程加入相变函数，以保证计算的真实性。分析了在LNG最大流量下，改变系统中冷媒流量得到系统管道不结冰的临界工况，确定保证系统正常运行的最小冷媒流量，为系统的安全工作和泵的选型提供依据。核算了二级气化器的气化性能，探讨空调系统对发动机供气的影响。根据扭曲管换热器的思想，设计出扭曲螺旋管换热器。对不同导程和横截面参数的扭曲螺旋管进行计算，得到各管换热性能和压降性能，比较不同扭转螺旋管的综合性能，得到相较于原气化器螺旋管的优化方案;并针对不同方案计算结果拟合得到扭曲螺旋管的换热性能和流动特性无量纲关系式。 利用一维软件确定空调系统的实际送风量，并根据一维计算得到得到空调换热器冷媒流量和冷媒入口温度的关系。根据三维计算得到的冷媒流量和一维计算得到的送风量，搭建整个空调系统模型，验证方案可行性，并优化参数设计。 |
| 作者： | 李彦男 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 李国祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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