液化天然氣(LNG)公交車?yán)淞炕厥掌嚳照{(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，液化天然氣汽車(LNGV)在城市公交車行業(yè)迅猛發(fā)展，與之對應(yīng)的LNG汽車?yán)淠芑厥掌嚳照{(diào)被LNG汽車行業(yè)的用戶普遍看好，對相關(guān)研究的期待可謂日益高漲。本文設(shè)計了一套針對城市公交車駕駛室的LNG冷能回收汽車空調(diào)系統(tǒng)。并首次以LNG為實驗介質(zhì)，通過計算機仿真和實驗臺模擬試驗檢驗了該系統(tǒng)的可行性。最后進行了LNG汽車?yán)浠厥湛照{(diào)系統(tǒng)的汽車改裝。
　　 本文首先以濟南公交8米在用城市公交車為對象，對汽車駕駛室進行了空調(diào)夏季熱負(fù)荷計

2、算。然后對改裝后的LNG公交車，針對LNG公交車的使用特點，從熱力學(xué)的角度對LNG汽車的冷量火用、總火用及其特性進行了論證分析。以火用分析為基礎(chǔ)，對LNG公交車可回收冷量進行了計算。計算結(jié)果表明，如果按目前5096的LNG冷量回收率計算，實驗用公交車可回收的冷量約2.3kW，完全可以滿足現(xiàn)有公交車駕駛室夏季的空調(diào)熱負(fù)荷需要。然后，在前人的理論研究基礎(chǔ)上設(shè)計了一套LNG公交車?yán)淞炕厥站植抗├淦嚳照{(diào)系統(tǒng)。整個冷回收空調(diào)系統(tǒng)包括冷回收換熱器

3、、循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)末端系統(tǒng)及蓄冷系統(tǒng)四個部分，同時在蓄冷系統(tǒng)的實現(xiàn)方式上提出了創(chuàng)新方案。最后，對冷回收汽車空調(diào)的工作介質(zhì)進行了選擇，最終決定采用乙二醇水溶液為冷回收系統(tǒng)的冷媒。
　　 本文還根據(jù)所設(shè)計的LNG冷回收汽車空調(diào)系統(tǒng)，對其中的關(guān)鍵設(shè)備--冷回收換熱器進行了設(shè)計計算和模擬仿真。冷回收換熱器設(shè)計為同軸套管式換熱器，通過設(shè)計計算確定了換熱器所需的換熱面積。對于LNG與空調(diào)冷媒之間的大溫差換熱問題，通過將螺旋管式套管換熱器簡化為

4、水平套管換熱器，用CFD軟件FIRE進行了3維建模和數(shù)值模擬，考察了在給定的設(shè)計條件下，不同時刻冷回收換熱器內(nèi)的乙二醇水溶液的溫度分布。模擬結(jié)果顯示，穩(wěn)定工況時乙二醇水溶液在LNG管外的結(jié)冰厚度約1mm，冰填充率不到10％，所以理論上不會造成冷回收換熱器內(nèi)部的完全凍結(jié)。同時，對其他的設(shè)備如空調(diào)末端、水泵、空調(diào)管徑、循環(huán)水箱和保溫材料等進行了選型計算。
　　 本研究還根據(jù)前面進行的設(shè)計和計算，進行了冷回收汽車空調(diào)模擬實驗臺的搭建。

5、首次以LNG為介質(zhì)，模擬了LNG汽車?yán)淞炕厥掌嚳照{(diào)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)供氣狀態(tài)下的運行情況。模擬實驗主要采集了換熱器的進出口溫度、空調(diào)冷媒的體積流量和氣化后的天然氣出口壓力等參數(shù)。試驗數(shù)據(jù)證明，在30℃的外部環(huán)境溫度下，冷回收換熱器空調(diào)冷媒的出口溫度基本穩(wěn)定在15℃，空調(diào)冷媒出口溫度基本穩(wěn)定在21℃；空氣換熱器的空調(diào)冷媒進口溫度基本穩(wěn)定在16℃，空調(diào)冷媒的出口溫度基本穩(wěn)定在21℃。設(shè)計的冷回收空調(diào)系統(tǒng)運行良好，制冷迅速。最后還在濟南公交公司，對