內(nèi)燃機(jī)排氣余熱回收朗肯循環(huán)系統(tǒng)的工作界限與應(yīng)用評(píng)價(jià).pdf

1、基于朗肯循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)排氣余熱回收與傳統(tǒng)低溫余熱回收存在較大的差異，具有高溫、大溫差、變工況等特點(diǎn)。因此，本課題開展了內(nèi)燃機(jī)排氣余熱回收朗肯循環(huán)系統(tǒng)的回收潛能、工作特性、工作界限、應(yīng)用評(píng)估等方面的研究。
　　本文的主要結(jié)論如下：
　　通過內(nèi)燃機(jī)排氣余熱回收系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，獲得了排氣溫度及其顯熱比例在中等乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)常用工況范圍內(nèi)整體上呈梯級(jí)遞增、大溫差的的分布規(guī)律，同時(shí)系統(tǒng)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，該回收系統(tǒng)的效率約為3％-8%。不同

2、工質(zhì)的換熱器性能試驗(yàn)結(jié)果表明，增加工質(zhì)流量可改善蒸發(fā)器效率，但不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況與工質(zhì)壓力下均存在實(shí)現(xiàn)工質(zhì)過熱的流量界限，壓力越大，可過熱的流量越??；負(fù)荷越大，可過熱的壓力界限越寬。在工質(zhì)過熱情況下，增加冷卻水流量可強(qiáng)化蒸發(fā)器效率。相反，如果冷凝器冷卻能力不足，則會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定，并在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷工況惡化蒸發(fā)器效率。壓力的微小波動(dòng)會(huì)引起流量的較大脈動(dòng)，進(jìn)而影響蒸發(fā)器出口工質(zhì)溫度的反向變化，壓力趨于穩(wěn)定后，流量與溫度也隨之穩(wěn)定。

3、　　分析了工質(zhì)的物性參數(shù)與工作參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的綜合影響，特定工質(zhì)的Ja數(shù)隨蒸發(fā)與冷凝溫度比的增大而升高，且在循環(huán)壓比高的條件下更顯著；相同循環(huán)條件下，Ja數(shù)小的工質(zhì)可產(chǎn)出更高的功率。高沸點(diǎn)（低Ja數(shù)）的工質(zhì)在不同壓力下的膨脹比數(shù)值都比較小，透平功率密度和效率都更高，但低沸點(diǎn)工質(zhì)的尺寸參數(shù)更適中，且膨脹機(jī)適應(yīng)的壓力范圍更大。蒸發(fā)器與膨脹機(jī)的不可逆損失是系統(tǒng)不可逆損失的主要來源，且兩者的比例隨著壓力的升高會(huì)發(fā)生改變。預(yù)熱段在蒸發(fā)器總面積中

4、占據(jù)了絕對(duì)高的比例，此時(shí)需要提高高潛熱工質(zhì)側(cè)的湍流強(qiáng)度，對(duì)于蒸發(fā)段則需強(qiáng)化排氣側(cè)的換熱。工質(zhì)吸收的熱量大部分都通過冷凝器散失掉，導(dǎo)致冷凝器換熱面積遠(yuǎn)大于蒸發(fā)器面積，顯著增加了系統(tǒng)的空間尺寸與運(yùn)行成本，采用高沸點(diǎn)工質(zhì)將在一定程度上改善這種狀況。
　　高、低沸點(diǎn)工質(zhì)在系統(tǒng)收益方面幾乎沒有差異，但前者的熱經(jīng)濟(jì)性能更優(yōu)，其中水是唯一可以在基準(zhǔn)投資回收期內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)的工質(zhì)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，系統(tǒng)總的功率提升越明顯，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生更多的泵氣功損