內(nèi)燃機(jī)多品位余熱回收有機(jī)朗肯聯(lián)合循環(huán)的效率優(yōu)化研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)多品位余熱回收多品位余熱回收有機(jī)朗肯有機(jī)朗肯聯(lián)合循聯(lián)合循環(huán)的效率優(yōu)化研究環(huán)的效率優(yōu)化研究OptimizationofEfficiencyofaCombinedganicRankineCycleUsedfMultipleGradesWasteHeatRecoveryofICEngines學(xué)科專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程研究生：許曉菲指導(dǎo)教師：舒歌群教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一三年十二月摘要摘要內(nèi)燃機(jī)的熱效率一般為柴油機(jī)為30%~45

2、%，汽油機(jī)為20%~30%，有55%~65%左右的能量以冷卻水余熱和排氣余熱等形式排入大氣中，造成能源浪費(fèi)的同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重污染。如果可以有效的回收這部分能量，在不增加燃油消耗的基礎(chǔ)上可以提高內(nèi)燃機(jī)的輸出功率。內(nèi)燃機(jī)余熱具有多品位的特點(diǎn)，EGR（廢氣再循環(huán)）余熱為高品位余熱（500℃以上），排氣余熱為中品位余熱（200℃500℃），冷卻水和增壓空氣余熱為低品位余熱（200℃以下），各部分余熱之間溫差較大。采用傳統(tǒng)的有機(jī)朗肯循環(huán)回收多

3、品位余熱存在高低品位余熱相互制約、無(wú)法充分回收的問(wèn)題，基于此，本文提出了用于內(nèi)燃機(jī)多品位余熱回收的有機(jī)朗肯聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多品位余熱的綜合高效利用，高低溫級(jí)均采用超臨界循環(huán)可以有效地降低系統(tǒng)不可逆損失。本文以某直列6缸4沖程柴油機(jī)為研究對(duì)象，針對(duì)實(shí)驗(yàn)獲得的內(nèi)燃機(jī)余熱參數(shù)等，采用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律模型，建立了系統(tǒng)的仿真模型并進(jìn)行分析計(jì)算。在初步建立的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，得到最佳的系統(tǒng)布置方案；在一定的選擇標(biāo)準(zhǔn)

4、之下，對(duì)高低溫級(jí)超臨界循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行了篩選，分析了高低溫級(jí)工作壓力（蒸發(fā)與冷凝）等參數(shù)對(duì)使用不同工質(zhì)的余熱回收系統(tǒng)總效率的影響規(guī)律，得出高溫級(jí)工質(zhì)的比較結(jié)果：苯環(huán)己烷甲苯硅氧烷MM正癸烷正十二烷，以及低溫級(jí)工質(zhì)的比較結(jié)果：R32R143aR125R218。通過(guò)理論分析，當(dāng)高溫級(jí)選擇苯作工質(zhì)，高溫級(jí)蒸發(fā)壓力為6MPa，冷凝壓力為0.2MPa，低溫級(jí)選擇R32為工質(zhì)，蒸發(fā)壓力為6.2MPa，冷凝溫度為35℃時(shí)，循環(huán)凈功可以達(dá)到40.08kW，