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基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统模拟研究
| 论文题名： | 基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统模拟研究 |
| 关键词： | LNG汽车;数值模拟;有机朗肯循环;冷能利用;空调系统 |
| 摘要： | 能源是人类社会生存发展的重要基础，攸关国计民生和国家战略竞争力。鉴于我国日益严重的空气污染和节能减排的压力，发展低碳清洁能源是我国能源改革的内在要求。天然气具有高效低碳清洁以及运用广泛的特点，正适合这一发展要求。 LNG汽车是以液化天然气作为燃料，能够有效降低汽车尾气的排放。LNG作为汽车燃料一般储存在温度110K、压力0.1Mpa下，汽化时其本身具有大量的冷能可以回收，因此合理高效的回收这些冷能，不仅能够解决传统汽车机械制冷的弊端，而且还能解决传统汽车发电机给发动机带来额外负担的问题。 本文总结了LNG冷能利用的主要方式，介绍了LNG冷能梯级利用的概念。首次提出了LNG冷能回收用于汽车发电以及汽车空调的思想。对LNG汽化特性以及冷火用进行了分析，指出LNG冷能的衡量指标为冷量和冷火用，其冷火用随着汽化压力P的升高而降低，随着环境温度T0的升高而增大。同时对有机朗肯循环的循环方式和工质选取进行了简要了分析，本文的循环方式选取了一级亚临界循环，循环工质定为乙烷。通过使用某流程模拟软件分析了以乙烷为工质的一级亚临界有机朗肯循环的热力特性，并对相关待定参数进行了优化，结果表明:流程所回收的净功随着LNG出口温度的升高而增大，随着乙烷蒸发器出口温度的升高而增大，综合考虑之下，LNG出口最优温度为-70℃，乙烷过热后的最优温度为58℃。在对LNG重卡冷量回收用于空调系统进行了可行性分析的基础上，构建了冷量回收空调系统流程，对相关待定参数进行了确定，最后构建了整体的LNG冷能回收系统，并对其进行了数值模拟与火用分析，系统回收的冷量为9.4KW，废热回收量为1.4KW，净发电量为1.7KW，循环火用效率为26.1％，作为火用消耗最大的单元设备换热器H1的火用效率为61％。 为了保证LNG冷能回收系统能够不受季节性工况的影响，同时弥补系统中无法供暖的缺陷，按照春秋工况、冬季工况逐步对系统进行了简便优化，优化后的系统流程不仅能够满足12KW的供暖热负荷，还能保证汽车的LNG冷能回收系统能够全天候的运行。 |
| 作者： | 揭俊鹏 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 韩吉田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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