基于內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)熱力性能分析.pdf

1、現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)車的熱功轉(zhuǎn)換效率為30％-40%，其余主要以廢熱形式排至環(huán)境，而冷卻液廢熱占20%-30%，排氣廢熱占30%-40%。利用底循環(huán)回收內(nèi)燃機(jī)廢熱不僅能有效提高發(fā)動機(jī)燃料利用率，而且在相同交通能力條件下，還能減少環(huán)境污染。
　　本文以內(nèi)燃機(jī)廢熱回收為背景，同時考慮發(fā)動機(jī)變工況下廢熱特點(diǎn)以及不同運(yùn)行工況條件下車輛能量需求，提出了三種不同形式的內(nèi)燃機(jī)廢熱回收供能系統(tǒng)，并分析了其節(jié)能潛力。
　　首先，僅考慮內(nèi)燃機(jī)高品位煙

2、氣廢熱，提出了一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)。對基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和模擬計算，分析了其最大節(jié)能潛力，并對蒸發(fā)器進(jìn)行定結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，分析了其實(shí)際節(jié)能潛力。結(jié)果表明：發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度在1500-6000r/min之間，考慮最大節(jié)能潛力，ORC底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值都出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度最大時；考慮實(shí)際節(jié)能潛力，底循環(huán)凈功最大值仍出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度最大時，但總體熱效率改善率最大值出現(xiàn)在旋

3、轉(zhuǎn)速度為2000r/min時。在供熱季，考慮最大節(jié)能潛力，底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值分別為6.08kW和9.6%；考慮實(shí)際節(jié)能潛力，底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率最大值分別為3.32kW和8.5%。
　　其次，同時考慮回收內(nèi)燃機(jī)煙氣廢熱和冷卻液廢熱，提出了一種基于ORC內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)和一種基于Kalina循環(huán)內(nèi)燃機(jī)廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)，并對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、模擬計算和熱力性能對比分析。結(jié)果表明：ORC底循環(huán)和K

4、alina底循環(huán)凈功最大值都出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度最大時，但ORC底循環(huán)和Kalina底循環(huán)總體熱效率改善率最大值分別出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)速度為4000r/min和3000r/min時。在供熱季，ORC底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率的最大值分別為10.36kW和18.3%；Kalina底循環(huán)凈功和總體熱效率改善率的最大值分別為14.8kW和25.7%。
　　最后，對基于ORC煙氣廢熱回收的車輛供能系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)影響分析和分析，探究ORC底循環(huán)