廢氣再循環(huán)式柴油熱風(fēng)爐燃燒機(jī)理的影響研究【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　廢氣再循環(huán)式柴油熱風(fēng)爐燃燒機(jī)理的影響研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 <

2、/p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、;　　針對(duì)目前使用的溫室柴油熱風(fēng)爐存在的熱利用率低和排放污染問(wèn)題，利用廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)來(lái)提高柴油熱風(fēng)爐熱效率的方法及其研制出一種適用于溫室內(nèi)的全數(shù)字智能監(jiān)控柴油熱風(fēng)爐EGR熱交換設(shè)備，并闡明了其結(jié)構(gòu)及工作原理，獲得該爐比較理想的燃燒機(jī)理與控制研究的數(shù)據(jù)參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn),測(cè)試數(shù)據(jù)分析，繪制圖表能明顯體現(xiàn)出所研究的EGR式柴油熱風(fēng)爐在環(huán)境加熱方面有很多的優(yōu)勢(shì)，如節(jié)約能源，降低排放,保護(hù)環(huán)境等。試驗(yàn)結(jié)果表明，上述方法引入的廢氣量最好為總

4、進(jìn)氣量的50%～70%；當(dāng)EGR率為60%時(shí)，與無(wú)EGR率比較時(shí)，可提高熱利用率17.6%，節(jié)約了能源，并且還降低了排放污染。所研制的EGR熱交換系統(tǒng)，符合高效低耗、節(jié)能降污的現(xiàn)代控制要求，它是替代傳統(tǒng)柴油熱風(fēng)爐加溫方式的理想系統(tǒng)，適用于任何柴油熱風(fēng)爐上。</p><p>　　關(guān)鍵詞：廢氣再循環(huán)； 柴油熱風(fēng)爐；溫室；熱交換系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract<

5、;/b></p><p>　　The current thermal efficiency of a Diesel-hot-air stove in a greenhouse was low and NOX emission was high. Based on the technology of exhaust gas recirculation (EGR), a new method for incre

6、asing thermal efficiency of a Diesel-hot-air stove from a greenhouse was proposed. The unique EGR heat-exchange system of a Diesel-hot-air stove of all-digital microprocessor-controlled intelligently was developed in a g

7、reenhouse. The system, which could give the optimizing EGR characteristics needed by Diese</p><p>　　Keywords: Exhaust gas recirculation; Diesel-hot-air stove; Greenhouses; Heat-exchange system</p><

8、;p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 引言- 1 -</p><p>　　2柴油熱風(fēng)爐EGR熱交換系統(tǒng)組成及其原理- 2 -</p><p>　　2.1柴油熱風(fēng)爐的EGR技術(shù)原理- 2 -</p><p>　　2.2系統(tǒng)組成- 2 -</p><p>　　2.2

9、.1柴油熱風(fēng)爐EGR子系統(tǒng)- 3 -</p><p>　　2.2.2 EGR控制器和傳感器- 3 -</p><p>　　2.3 EGR熱交換系統(tǒng)的設(shè)備改進(jìn)- 4 -</p><p>　　3 提高EGR柴油熱風(fēng)爐熱效率的方法- 5 -</p><p>　　3.1 影響野外大棚內(nèi)EGR熱交換時(shí)的熱效率因素- 5 -</p&

10、gt;<p>　　3.3 EGR率提高的方法- 6 -</p><p>　　4 EGR熱交換系統(tǒng)的計(jì)算- 7 -</p><p>　　4.1 加熱要求的計(jì)算- 7 -</p><p>　　4.2 熱交換系統(tǒng)換熱和壓力損失計(jì)算中的問(wèn)題- 8 -</p><p>　　4.3 不穩(wěn)定操作條件下EGR熱交換系統(tǒng)的計(jì)算

11、- 8 -</p><p>　　4.3.1 管壁的熱傳導(dǎo)方程- 9 -</p><p>　　4.3.2 流體的運(yùn)動(dòng)方程- 9 -</p><p>　　4.3.3 連續(xù)性方程- 9 -</p><p>　　4.3.4 流體能量方程- 9 -</p><p>　　4.3.5 EGR熱交換系統(tǒng)在不穩(wěn)定操作狀

12、態(tài)下的計(jì)算- 9 -</p><p>　　5 在選定溫室中的試驗(yàn)及其結(jié)果- 12 -</p><p>　　6 結(jié) 論- 14 -</p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 15 -</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)的實(shí)物圖和運(yùn)用圖- 17 -</p>

13、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，全世界的人民和政府都在呼吁要進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)能減排。但經(jīng)濟(jì)的發(fā)展難免要消耗大量的資源燃料，特別是作為最大發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)。礦物燃料的燃燒設(shè)備有兩個(gè)大類，我們要研究的熱風(fēng)爐就是其中的一小部分。通過(guò)大量的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的熱風(fēng)爐進(jìn)行分析我們發(fā)現(xiàn)：目前，溫室大棚內(nèi)的柴油熱風(fēng)爐對(duì)其進(jìn)行加熱時(shí)，一

14、般采用將燃燒廢氣通過(guò)管子與空間直接或強(qiáng)制換熱的方式進(jìn)行熱交換，爾后直接排出至溫室大棚外。當(dāng)然靠泄漏補(bǔ)進(jìn)冷空氣至溫室大棚內(nèi)，既降低了溫室內(nèi)空氣溫度，又造成熱量損失。所以，這樣的換熱方法及其相應(yīng)的柴油熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)，熱量利用率低，NOx排污指標(biāo)高。廢氣引入進(jìn)氣中也稱廢氣再循環(huán)（Exhaust gas recirculation），簡(jiǎn)寫為EGR。使EGR應(yīng)用于柴油熱風(fēng)爐在各種工況下都可實(shí)現(xiàn)EGR燃燒。既能滿足加溫的要求，又能提高了柴油熱風(fēng)爐的熱利

15、用率，符合高效低耗、節(jié)能降污的現(xiàn)代控制要求，有其重要意義。</p><p>　　2柴油熱風(fēng)爐EGR熱交換系統(tǒng)組成及其原理</p><p>　　2.1柴油熱風(fēng)爐的EGR技術(shù)原理</p><p>　　內(nèi)燃機(jī)的EGR技術(shù)已是一種成熟的用來(lái)降低NO排放的工業(yè)技術(shù)，僅對(duì)降低NO有效。廢氣混入的多少用EGR率[6]表示，其定義如下：</p><p>　　

16、我們研究EGR柴油熱風(fēng)爐的目的在于開(kāi)拓廢氣再循環(huán)技術(shù)的使用范圍；提供一種簡(jiǎn)單可靠的廢氣再循環(huán)用在柴油熱風(fēng)爐中的技術(shù)措施。研究中還發(fā)現(xiàn)，利用EGR技術(shù)不僅能降低NOx排放污染；而且能提高柴油熱風(fēng)爐的熱利用率，節(jié)約能源，這也是研究它的另一個(gè)重要目的。</p><p>　　經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間理論探討和試驗(yàn)論證，一種提高柴油熱風(fēng)爐熱效率的方法[3,4]誕生了，其特征在于：將柴油熱風(fēng)爐的廢氣引入進(jìn)氣中。</p><

17、;p><b>　　2.2系統(tǒng)組成</b></p><p>　　柴油熱風(fēng)爐EGR熱交換系統(tǒng)[1,2]由柴油熱風(fēng)爐EGR子系統(tǒng)、加濕子系統(tǒng)、EGR控制器和傳感器[3]等組成，其系統(tǒng)的正面、側(cè)面和背面實(shí)物圖可參見(jiàn)附錄1-1、附錄1-2、附錄1-3,其基本結(jié)構(gòu)和原理如圖2-1、2-2所示。</p><p>　　1、爐風(fēng)機(jī) 2、換熱器3、EGR管 4、EGR閥　5、EGR

18、控制器 6、廢氣排出管</p><p>　　7、柴油熱風(fēng)爐　8、進(jìn)氣管 9、混合器 10、燃燒室 11、溫室</p><p>　　圖2-1 溫室微機(jī)控制柴油熱風(fēng)爐EGR熱交換系統(tǒng)的布局</p><p>　　2.2.1柴油熱風(fēng)爐EGR子系統(tǒng)</p><p>　　柴油熱風(fēng)爐EGR子系統(tǒng)，參見(jiàn)圖2-1、2-2所示，由柴油熱風(fēng)爐、混合器、燃燒

19、室、爐風(fēng)機(jī)、溫室通風(fēng)機(jī)、天窗、換熱器、進(jìn)氣管、排氣管、EGR管、EGR閥，EGR式柴油熱風(fēng)爐的EGR控制閥的實(shí)物圖參見(jiàn)附錄1-5和EGR控制器等組成。柴油熱風(fēng)爐對(duì)溫室內(nèi)加熱，EGR式柴油熱風(fēng)爐加熱系統(tǒng)在溫室大棚中使用的實(shí)物圖參見(jiàn)附錄1-4；獨(dú)創(chuàng)的廢氣再循環(huán)裝置[3,4]用于控制爐的廢氣再循環(huán)率，即控制廢氣還流量，提高柴油熱風(fēng)爐熱利用率，降低排放污染；在溫室頂部的天窗和側(cè)面的通風(fēng)機(jī)用于自然或強(qiáng)制調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度[7]，實(shí)現(xiàn)加溫和降溫，補(bǔ)進(jìn)

20、新鮮空氣。通過(guò)不斷調(diào)節(jié)天窗通風(fēng)口，不僅能調(diào)節(jié)溫度，還能調(diào)節(jié)空氣中的含水量[8]。在溫室內(nèi)上部的遮陽(yáng)簾是用來(lái)遮蔭的，有助于控制夏季溫度和降低光照強(qiáng)度。</p><p>　　2.2.2 EGR控制器和傳感器</p><p>　　作物的“最適”溫濕度實(shí)質(zhì)上是對(duì)所需要的條件產(chǎn)生最好的調(diào)節(jié)的結(jié)果，對(duì)各種植物是不相同的，然而需要的精確度是很高的[9]。微機(jī)控制器[1,2]包括EGR控制器[10],如

21、圖2-2所示，主要完成按植物生長(zhǎng)要求預(yù)先設(shè)定的農(nóng)業(yè)專家的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(100天內(nèi)每一小時(shí)的溫度和濕度值)和最佳的EGR率控制各執(zhí)行部件。采用新型的數(shù)字式溫濕度一體化傳感器(LTM8901)和一線總線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)環(huán)境智能監(jiān)控，以使溫濕度值處在植物生長(zhǎng)的最佳狀態(tài)。</p><p>　　2.3 EGR熱交換系統(tǒng)的設(shè)備改進(jìn)</p><p>　　氣體混合器是本系統(tǒng)之關(guān)鍵部分，設(shè)計(jì)出的氣體混合器是一

22、種EGR環(huán)型垂直切線等壓廢氣進(jìn)氣渦流混合器結(jié)構(gòu)。我們借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)大量的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題和分析影響野外大棚內(nèi)熱交換時(shí)的熱效率因素進(jìn)行正交試驗(yàn)得到了有效的解決，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到的結(jié)果與上述結(jié)果相同。設(shè)計(jì)出由柴油燃燒器、氣體混合器、熱交換器和EGR管組成結(jié)構(gòu)優(yōu)化的EGR熱交換系統(tǒng)。達(dá)到自動(dòng)控制空燃比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化控制的研究方向。氣體混合器是本系統(tǒng)之關(guān)鍵部分，設(shè)計(jì)后的氣體混合器是一種EGR環(huán)型垂直切線等壓廢氣進(jìn)氣渦流混合器結(jié)構(gòu)

23、。其原理和壓力變化如圖4-3所示。</p><p>　　1--柴油燃燒器噴頭；2--引入室；3--燃燒室；4--預(yù)混室；5--混合室；6--擴(kuò)散管；7--爐風(fēng)機(jī)；8--混合后熱空氣；9--被引射EGR廢氣；10--環(huán)型垂直切線等壓廢氣進(jìn)氣渦流混合器；11--新空氣</p><p>　　圖2-3 氣體混合器原理圖</p><p>　　為了降低NOx排放，提高熱利用率

24、，節(jié)約能源，采用中冷EGR技術(shù)[6]，將熱交換器廢氣長(zhǎng)管道冷卻后再還流回燃燒室，使進(jìn)氣溫度更進(jìn)一步降低，明顯降低了排放污染。</p><p>　　3 提高EGR柴油熱風(fēng)爐熱效率的方法</p><p>　　為了具體實(shí)現(xiàn)上述方法，本技術(shù)方案是由溫室11中，柴油熱風(fēng)爐7、爐風(fēng)機(jī)1、換熱器2、EGR管3、EGR閥4、EGR控制器5、混合器9、燃燒室10、廢氣排出管6和進(jìn)氣管8組成，如圖2-1所示。

25、在柴油熱風(fēng)爐7的進(jìn)氣管8上安裝氣體混合器9，氣體混合器和排氣管6之間安裝EGR管3，并在排氣管上裝由EGR控制器5控制EGR閥4，在閥門上設(shè)有專門小孔與EGR閥的開(kāi)度或開(kāi)閉間歇時(shí)間從而控制進(jìn)入混合器9和燃燒室10的再循環(huán)廢氣量(保證熱風(fēng)爐正常燃燒，而使加熱效率最高為前提)，即控制EGR率。為了降低NOx排放，提高熱利用率，采用中間冷卻廢氣技術(shù)，延長(zhǎng)熱交換管（φ310mm，長(zhǎng)115000mm），將廢氣在管道中冷卻后再還流回氣體混合器與新鮮

26、充量混合進(jìn)入燃燒室，降低燃燒溫度，從而更進(jìn)一步提高熱利用率。</p><p>　　3.1 影響野外大棚內(nèi)EGR熱交換時(shí)的熱效率因素</p><p>　　將EGR式柴油熱風(fēng)爐的EGR熱交換系統(tǒng)安裝在野外塑料大棚中進(jìn)行加熱熱交換時(shí)，經(jīng)大量試驗(yàn)后得出，影響該系統(tǒng)的熱效率的因素[7、8]有：</p><p>　　EGR率，EGR閥、控制器的靈敏性和可靠性;</p&g

27、t;<p>　　EGR熱交換系統(tǒng)中的熱交換管道直徑、長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)、形狀、材料、厚度和使用情況，如管壁結(jié)垢和成本等；</p><p>　　柴油熱風(fēng)爐的功率、結(jié)構(gòu)、燃料的質(zhì)量和使用情況，熱風(fēng)(廢氣)流量、流速、壓力和溫度，溫度和濕度控制；</p><p>　　棚內(nèi)、外環(huán)境的溫度、濕度和大氣壓力，如熱和水的平衡關(guān)系受光照、通風(fēng)、植物蒸騰、加熱方法和大量傳導(dǎo)損失；</p>

28、<p>　　大棚的形狀、材料、結(jié)構(gòu)、大小和使用情況；</p><p>　　棚內(nèi)溫度模式的對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射、凝結(jié)、滲透、熱傳導(dǎo)率和總的熱傳遞系數(shù)；</p><p>　　熱的保存，溫度與大棚生產(chǎn)的相互關(guān)系、熱量因素包括植物吸收、光合作用和地面損失；</p><p>　　EGR換熱系統(tǒng)對(duì)有無(wú)作物、作物的種類、年齡或成熟度、大小、密度、栽培方式和無(wú)性繁殖系等。&

29、lt;/p><p>　　3.2 EGR率提高的方法</p><p>　　為了精確地控制EGR率，采用微機(jī)控制EGR閥?？刂品椒ㄓ卸N[3]，其一為EGR閥的開(kāi)度保持一定不變；其二為EGR閥循環(huán)開(kāi)閉，每一開(kāi)閉循環(huán)周期恒定。這二種方法都能使EGR率保持不變。</p><p>　　根據(jù)理論計(jì)算得：1Kg柴油完全燃燒時(shí)理論上所需要的空氣量11.2m3；或14.45Kg[7]

30、。</p><p>　　該柴油熱風(fēng)爐需要的空氣量為31.36m3/h；</p><p>　　當(dāng)EGR率為60%，即每5分鐘一個(gè)循環(huán)內(nèi)，微機(jī)控制EGR閥開(kāi)45秒; 關(guān)255秒時(shí)，供給燃燒室的每小時(shí)新鮮空氣量為：210m3/h×0.15h=31.5m3，該熱交換器的內(nèi)部容積為8.67m3，而每次進(jìn)入的新鮮空氣量為：2.625m3，所以，打開(kāi)EGR閥45s驅(qū)趕廢氣時(shí)，不會(huì)將新鮮空氣趕出

31、?？紤]EGR閥4上的小孔時(shí)，實(shí)際進(jìn)入燃燒室的新鮮空氣大于此值，所以，吸進(jìn)的新鮮空氣能使柴油完全充分燃燒。</p><p>　　4 EGR熱交換系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　4.1 加熱要求的計(jì)算</p><p>　　對(duì)于許多溫室大棚來(lái)說(shuō)，根據(jù)格雷[9]（Gray，1956）的公式來(lái)計(jì)算熱量要求</p><p>　　H = U A ( ti

32、 – to ) (1)</p><p><b>　　經(jīng)修正后為：</b></p><p>　　{BTU（熱量損失）/h} （2）</p><p>　　式中: H為每小時(shí)的熱量要求，BTU/h, (1BTU=1055J) U為對(duì)聚乙烯薄膜U=0.7119；對(duì)玻璃來(lái)說(shuō)是常數(shù)，U=1.13；A 和A1為大棚

33、暴露的表面積，m2(式中為平方英尺:1ft2=0.093m2)，A2暴露的外墻表面積，本案不用外墻；ti為溫室內(nèi)部溫度℃, (式中為華氏：℉=9/5℃+32)；to為溫室外部溫度℃，溫度差為 △T= ti - to；G為覆蓋面的透射系數(shù)；R為隔斷墻對(duì)熱透射的阻力；W為風(fēng)的因素；C為結(jié)構(gòu)因素；C'為常數(shù)。</p><p>　　經(jīng)查表格[9]，如對(duì)本系統(tǒng)試驗(yàn)用(113m×15m×5m)的連

34、棟大棚有關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　?。ā鱐=25℃）代入上式計(jì)算得588794KJ/h， 加10%的滲透，所以，總的熱量損失為647677KJ/h。從上述結(jié)果可知，意大利產(chǎn)的V-150E柴油熱風(fēng)爐，其標(biāo)稱功率:（150,000KCal/h）628020KJ/h；232KW用于本大棚內(nèi)加熱是合適的。從而推理可知，該爐可將該大棚內(nèi)部溫度升高至比大棚外部高出25℃溫度的能力。如大棚外部溫度為0℃；大棚內(nèi)可加溫至25℃，

35、溫度控制器設(shè)定在比環(huán)境溫度高出25℃；本系統(tǒng)升溫控制試驗(yàn)溫度測(cè)試曲線結(jié)果如圖3-1所示，由試驗(yàn)結(jié)果可知，這與我們的試驗(yàn)結(jié)果相吻合。</p><p>　　4.2 熱交換系統(tǒng)換熱和壓力損失計(jì)算中的問(wèn)題</p><p>　　由于EGR熱交換系統(tǒng)中交換的熱量Q， 可由以下關(guān)系式[9]決定的。</p><p><b>　　(3)</b></p&g

36、t;<p>　　因此，EGR熱交換系統(tǒng)未能完成其換熱功能的原因。不是從平均總換熱系統(tǒng)Uom 上找，就是從換熱介質(zhì)流的平均有效溫度Δtm上去找。更恰當(dāng)?shù)卣f(shuō)，因?yàn)閁o和Δt 在整個(gè)EGR熱交換系統(tǒng)內(nèi)都是變化的。</p><p>　　總換熱系數(shù)，可以表達(dá)成下列形式：</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　式中:

37、 h為換熱“膜”系數(shù); r為進(jìn)行換熱的各表面的熱阻; rw為裸管裝置中的金屬熱阻;下標(biāo)：“o”為外側(cè); “i”為內(nèi)側(cè); “w”為壁面。其</p><p>　　Δtm = F·Δtlog</p><p>　　即系數(shù)F乘上端溫差的對(duì)數(shù)平均值來(lái)表示平均溫差Δtm。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值及查表得相關(guān)數(shù)據(jù)，然后，就可由上式計(jì)算出結(jié)果。</p><p>　　4.3 不穩(wěn)定

38、操作條件下EGR熱交換系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　在不穩(wěn)定操作條件下，一般來(lái)說(shuō)，問(wèn)題是共軛的。研究表明，在實(shí)際情況下，湍流的換熱系數(shù)α不僅取決于壁溫TW或冷卻劑質(zhì)量流速G隨時(shí)間的變化規(guī)律，還取決于這種變化的速率。這樣，管道一維流動(dòng)的共軛問(wèn)題可用如下公式[8、9]。</p><p>　　4.3.1 管壁的熱傳導(dǎo)方程</p><p><b>　　(5)&

39、lt;/b></p><p>　　若 = 常數(shù), , 則</p><p>　　4.3.2 流體的運(yùn)動(dòng)方程</p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　4.3.3 連續(xù)性方程</p><p><b>　　(7)</b></p>&

40、lt;p>　　4.3.4 流體能量方程 ( 設(shè)di = CpdTb) </p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　4.3.5 EGR熱交換系統(tǒng)在不穩(wěn)定操作狀態(tài)下的計(jì)算</p><p>　　冷卻劑流速及其入口溫度(由于壓力或速度改變)隨時(shí)間而發(fā)生變化。在這類過(guò)程中，最基本的一點(diǎn)是壁溫（125℃）隨時(shí)間發(fā)生變化

41、，因而壁面或者是從“熱”的介質(zhì)(加熱管壁時(shí))吸熱而積蓄了熱量，或者是向“冷”的介質(zhì)輸送額外的熱量(管壁冷卻時(shí))。因此必須寫出一組共三個(gè)能量方程(兩種介質(zhì)和管壁)。對(duì)管壁來(lái)說(shuō)，若假定管壁材料對(duì)介質(zhì)所吸收和給出的熱通量相同，那么，式(8)可寫成：</p><p><b>　　(10)</b></p><p><b>　　(11)</b></p&

42、gt;<p>　　在冷卻劑比熱可變的情況下，考慮的不應(yīng)是冷卻劑的溫度而應(yīng)是其熱焓。不難看出，即使對(duì)簡(jiǎn)化了的積分方程組(11)，求其數(shù)值解時(shí)也要進(jìn)行大量的迭代過(guò)程，這種數(shù)值計(jì)算比起穩(wěn)態(tài)條件下運(yùn)行的熱交換系統(tǒng)的計(jì)算來(lái)要復(fù)雜得多。但是對(duì)研制EGR式熱交換系統(tǒng)來(lái)說(shuō)這種計(jì)算是必要的。</p><p>　　對(duì)氣體來(lái)說(shuō)，主要與管壁附近湍流的生成有關(guān)。在Re = (0.32～2) ×105,ψ = Tw/

43、Tb = 1～0.6, </p><p>　　KTg = (0～20) ×105的范圍內(nèi)，對(duì)氣體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可概括成下式：</p><p>　　K = 1+[(14.97ψ3-16.07ψ2- 0.526ψ+3.193)×(Re×10-5)1.85-3ψ+(46.7ψ3-119.1ψ2+ 99.09ψ-27.08)(KTg×105)]

44、 (9)</p><p>　　圖4-2為與實(shí)驗(yàn)值的比較及不同參數(shù)對(duì)換熱的影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循上述關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)原則，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算得到的結(jié)果與上述的相同。</p><p>　　從圖4-1和系統(tǒng)工作環(huán)境可知，影響該系統(tǒng)的熱效率因素很多，對(duì)大量的數(shù)值計(jì)算問(wèn)題和分析影響野外大棚內(nèi)熱交換時(shí)的熱效率因素進(jìn)行正交試驗(yàn)得到了有效的解決，借助正交試驗(yàn)和以上理論設(shè)計(jì)再由計(jì)算機(jī)運(yùn)

45、算后，通過(guò)以上綜合分析和試驗(yàn)篩選出影響野外大棚內(nèi)熱交換時(shí)熱效率的主要因素是EGR率（50%～70%）；EGR熱交換系統(tǒng)管道直徑用300mm、管狀采用橢圓管矩形翅片散熱器、結(jié)構(gòu)用“S”形狀，增加其長(zhǎng)度（≥200m）和散熱面積，為了降低NOx排放，提高熱利用率，節(jié)約能源，采用中冷EGR技術(shù)[6]，將熱交換器廢氣長(zhǎng)管道冷卻后再還流回燃燒室，使進(jìn)氣溫度更進(jìn)一步降低，明顯降低了排放污染。設(shè)計(jì)出由柴油燃燒器、氣體混合器、熱交換器和EGR管組成結(jié)構(gòu)最

46、優(yōu)化的EGR熱交換系統(tǒng)。達(dá)到自動(dòng)控制空燃比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化控制的研究方向。能提高熱利用率17.6%，使它處于最佳狀態(tài)工作。</p><p>　　5 在選定溫室中的試驗(yàn)及其結(jié)果</p><p>　　本試驗(yàn)在華東型連棟溫室(長(zhǎng)×寬×高為39000mm×15000mm×5000mm)中進(jìn)行，柴油熱風(fēng)爐采用寧波-1.2型批式循環(huán)谷物烘干機(jī)的DZR-

47、-005-W 自動(dòng)柴油燃燒機(jī) ( 燃燒器電機(jī)功率 90w; 風(fēng)機(jī)風(fēng)量為210m3/h; 0# 柴油;工作壓力為0.9~1.1MPa; 燃燒效率 ≥ 95%; 排氣冒煙 < 林格曼黑度一級(jí); 噴嘴Φ0.75 ， 耗油2.8Kg/h，發(fā)熱功率33.2Kw，貴州航發(fā)科技實(shí)業(yè)公司制，加熱爐外廢氣出口溫度為65 ℃)改裝而成。將這兩種熱風(fēng)爐分別應(yīng)用到塑料溫室11加熱系統(tǒng)中。連續(xù)兩年在寧波市江北區(qū)洪塘鄉(xiāng)上邵村野外華東型連棟塑料溫室內(nèi)進(jìn)行了不同

48、的EGR率的性能對(duì)比試驗(yàn)。</p><p>　　由試驗(yàn)結(jié)果可知：當(dāng)溫度升到同樣高，在相同條件下，其它影響熱交換時(shí)的熱效率因素基本相同的情況下，EGR率與加熱時(shí)間關(guān)系如下圖5-1所示。經(jīng)試驗(yàn)得到：當(dāng)控制EGR率在50%～70%時(shí)，是最佳工作范圍，當(dāng)EGR率為60%，即每5分鐘一個(gè)循環(huán)內(nèi)，微機(jī)控制EGR閥開(kāi)45秒; 關(guān)255秒，與無(wú)EGR閥比較時(shí)，提高了熱利用率17.6%，節(jié)約了能源；并且還降低了排放污染。計(jì)算值和測(cè)

49、量值吻合。</p><p>　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)增加柴油熱風(fēng)爐廢氣再循環(huán)的方法[15～16]及發(fā)明了相應(yīng)的設(shè)備，如EGR管3、EGR閥、氣體混合器9和EGR控制器5。在成本增加不多的條件下，使柴油熱風(fēng)爐在各種工況下都可實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)，從而提高柴油熱風(fēng)爐的熱效率，降低污染排放，并且方法簡(jiǎn)便、柴油熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，使用、拆裝和維修方便。</p><p><b&

50、gt;　　6 結(jié) 論</b></p><p>　　獨(dú)創(chuàng)了一種提高柴油熱風(fēng)爐[14]熱效率的方法及相應(yīng)的設(shè)備，如EGR管、EGR閥、EGR控制器和氣體混合器等，其特征在于：將柴油熱風(fēng)爐的廢氣引入進(jìn)氣中。微機(jī)控制EGR閥的方法有兩種，即閥的開(kāi)度保持一定不變；或循環(huán)開(kāi)閉，每一開(kāi)閉循環(huán)周期恒定。上述方法引入的廢氣量最好為總進(jìn)氣量的50%～70%。通過(guò)試驗(yàn)找出了最佳工況(每5分鐘一個(gè)循環(huán)內(nèi),微機(jī)控制EGR閥開(kāi)

51、45秒；關(guān) 255秒)，當(dāng)EGR率為60%時(shí)，與無(wú)EGR閥比較時(shí)，可提高熱利用率17.6%，并降低排放污染。所研制的EGR熱交換系統(tǒng)，符合高效低耗、節(jié)能降污的現(xiàn)代控制要求，是替代傳統(tǒng)柴油熱風(fēng)爐加溫方式的理想系統(tǒng)，適用于任何使用柴油熱風(fēng)爐上，如汽車烤漆箱、谷物烘干機(jī)等，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>

52、　　教師指定：</b></p><p>　　[1] Wang Yongbin, Lu Ang, Sun Ronggao ,et al. A Technique for Automatic Control of the Temperature and Humidity in Field Polyethylene Film Greenhouses for Growing Rice Seedlings. [

53、C]. Proceedings of the Internatiional Workshop 2001 Agricultural Mechanization ––––Issues of Priorities in the New Century, 11-12 December 2001 Hanoi, Vietnam</p><p>　　[2] 汪永斌，呂昂，孫榮高等. 溫室群全數(shù)字溫度和濕度綜合控制系統(tǒng).農(nóng)業(yè)機(jī)械

54、學(xué)報(bào),第六期.2002. </p><p>　　[3] 三浦宏文主編，趙文珍等譯.機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社 2001：162～169</p><p>　　[4] 汪永斌， 一種提高柴油熱風(fēng)爐熱效率的方法及其柴油熱風(fēng)爐[P]中國(guó): 發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?2110947.8, 2002.3.4.</p><p>　　[5] 汪永斌. 柴油熱風(fēng)爐廢氣再循環(huán)裝

55、置[P]中國(guó): 實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)枮?2216029.9, 2002.3.4. </p><p>　　[6] J. J. Hanan, W. D. Holley, K. L. Goldsberry. Greenhouse Management. [M] Springer-Verlag Berlin Heidelberg. New York,1978: 53～247. </p><p>　　

56、[7] 《全新實(shí)用電路集萃叢書》編輯委員會(huì)編著.農(nóng)業(yè)電子技術(shù)應(yīng)用電路集粹[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2005.5：63～112</p><p>　　[8] 王建昕等. 汽車排氣污染合理及催化轉(zhuǎn)化器. [M] 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2000. 153～187.</p><p>　　[9] 華中農(nóng)學(xué)院主編.拖拉機(jī)汽車學(xué)(第三冊(cè))發(fā)動(dòng)機(jī)原理.農(nóng)業(yè)出版社1980：33～38 </p>

57、;<p><b>　　自己選擇：</b></p><p>　　[10] 肖兵，毛宗源。燃燒控制器的理論與應(yīng)用 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社2004.7：1～12</p><p>　　[11] 王成元，夏加寬，楊俊生等.電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2006.5：296～309</p><p>　　[12] 李興虎

58、汽車排氣污染與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999.9 ：28～68</p><p>　　[13] 蔣文舉 大氣污染控制工程[M] 北京： 高等教育出版社 2006.11： 245～264</p><p>　　[14] 亞?波?卡盧金. 熱風(fēng)爐 [P]中國(guó)：發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?2157064.7</p><p>　　[15] 張偉民，潘健生.氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利

59、用的方法[P]中國(guó):發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?9116824.0</p><p>　　[16] 劉 雨，徐士明，翟光勝.熱處理爐的廢氣循環(huán)利用系統(tǒng)[P]中國(guó):實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?040084.7</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)的實(shí)物圖和運(yùn)用圖</p><p>　　圖附錄1-1 EGR式柴油熱風(fēng)爐加熱系統(tǒng)的正面</p><p>　　圖附錄1-