原文传递
基于复合有机朗肯循环下大型车辆尾气余热利用机制研究
| 论文题名： | 基于复合有机朗肯循环下大型车辆尾气余热利用机制研究 |
| 关键词： | 车载集成发电系统;复合有机朗肯循环;回热度;尾气余热;发电性能 |
| 摘要： | 以车载复合有机朗肯循环在高温（>300℃）条件下应用存在的特殊性为突破口，重点研究了影响系统应用模式完善性的主要因素、系统评价指标的合理性以及最佳适用工质群等三个方面问题，并通过实验验证了有机朗肯循环系统回收车辆排气余热是有实际可行性。主要研究内容如下： 1.对复合有机朗肯循环的形式进行了改进，提出了一种带回热车载复合有机朗肯循环系统。利用热力学方法分析了回热度以及尾气一次换热出口温度对循环系统热力性能的影响。证明提高回热度可以有效地改善循环的热力性能；尾气一次换热出口温度表征了尾气余热在高、低温蒸发器的负荷分配，提高尾气一次换热器出口温度可以有效地提高循环的净输出功率和?效率。 2.因现有有机朗肯循环焓分析评价指标不太适合复合有机朗肯循环系统的评价，提出了一种耦合尾气热源的车载复合有机朗肯循环热力学第一定律评价指标。结果表明，热源温度的提高，会导致系统热效率的提高；而提高汽轮机进口温度以及蒸发器的窄点温差，系统热效率会随之减小。 3.针对于烷烃工质存在的安全隐患问题，选用了R245fa和烷烃工质组成混合工质对，分析了基于混合工质的车载复合有机朗肯循环系统热力性能。结果表明对于特定的工质组元，均存在一个最优的工质配比使得其在蒸发器及冷凝器中的温度滑移程度最佳；在热力表现上来看，在所设定的边界条件下，pentane/R245fa的发电性能最优。 4.以典型复合有机朗肯循环作为研究对象，以单位换热面积净输出功率作为目标函数，研究了高温循环回路蒸发器窄点温差对系统经济性能的影响。结果表明，高温蒸发器的窄点温差增大时，单位换热面积输出的净功量增大，高温蒸发器和低温冷凝器的窄点温差存在一个最佳匹配关系。 5.搭建了车载有机朗肯循环集成发电系统，对车载有机朗肯循环系统进行了实验研究。结果表明利用有机朗肯循环回收车辆排气余热是有实际可行性的，在给定的实验条件下，工质泵阀门开度为50%时系统的发电性能最优，增大热源温度可以有效地提高集成系统的发电性能。 |
| 作者： | 刘涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李新禹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
