基于有机朗肯循环的车用柴油机排气余热回收系统性能分析

利用设计的有机朗肯循环系统回收某重型车用柴油机的排气能量,通过台架试验,获得了变工况下柴油机排气余热能分布特性。分析了有机工质蒸发压力、过热度以及柴油机工况变化对有机朗肯循环系统性能的影响,以系统净输出功率和热效率为优化目标,确定了适用于有机朗肯循环系统的最佳蒸发压力。研究结果表明,当有机工质蒸发压力为1.8 MPa时,有机朗肯循环系统的净输出功率最大可以达到12.69kW,热效率可以达到11.19%;将有机工质加热至过热状态并不能明显提高有机朗肯循环系统的净输出功率。     

基于天然气发动机排气余热回收系统的非共沸混合工质性能分析

针对一台车用天然气发动机排气能量的变化规律,建立了带回热器有机朗肯循环系统,对比分析了采用纯工质R245fa和非共沸混合工质R416A时,带回热器有机朗肯循环系统的净输出功率、热效率、效率和单位工质能量输出密度。结果表明,采用非共沸混合工质R416A时上述各项性能指标均优于采用纯工质R245fa。最后,构建了天然气发动机-带回热器有机朗肯循环联合系统,采用非共沸混合工质R416A,分析了联合系统的热效率。结果表明,加装带回热器有机朗肯循环系统后,发动机热效率最大可提高7%。     

基于双有机朗肯循环的 CNG 发动机余热回收系统参数优化及工质选择

为了充分利用 CNG 发动机的余热能量,根据 CNG 发动机的余热能分布特性设计了双有机朗肯循环系统,用来回收 CNG 发动机的排气能量、进气中冷能量以及冷却系统具有的能量。该双有机朗肯循环系统包括高温循环和低温循环,高温循环采用 R245fa 作为工质,用于回收 CNG 发动机排气能量;低温循环分别采用 R245fa , R1234ze 和 R1234yf 作为工质,用于回收进气中冷能量、高温循环冷凝过程中释放的能量以及发动机冷却系统的能量。在 CNG 发动机标定工况下,对双有机朗肯循环系统的参数敏感度进行了分析。结果表明：较高的高温循环蒸发压力和低温循环蒸发温度,较低的高温循环冷凝温度和低温循环冷凝温度可以提升双 ORC 系统的净输出功率和热效率;高、低温循环均选择 R245fa 的方案可以使系统具有较优的热力学性能。     

基于有机朗肯循环的柴油机稳态工况废热回收的探讨

为了探究可变膨胀比往复活塞式膨胀机有机朗肯循环系统对柴油机尾气余热利用的影响程度,基于某6缸增压柴油机构建GT-power仿真模型,在13工况下仿真并分析有机工质蒸发压力、膨胀比等与余热回收系统膨胀机效率和当量回收效率的关系。结果表明,膨胀比一定时,膨胀机输出的功率、效率及当量回收效率随蒸发压力的上升而提升;蒸发压力一定时,,膨胀机效率和当量回收效率随膨胀比上升先升高后降低;最佳的蒸发压力和膨胀比匹配可充分发挥有机朗肯循环余热回收系统潜力。     

内燃机余热有机朗肯循环工质筛选研究

汽车发动机余热资源品位高、回收潜力大,适合使用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)进行回收利用。本文中针对内燃机余热有机朗肯循环的特点提出工质筛选条件,并根据实际系统的性能和成本分析,提出以总净功量、热效率和膨胀机的膨胀比与尺寸参数等为评价指标的系统评价方法,对筛选出的备选工质进行评价。结果表明,工质的表现主要与临界温度和分子复杂度有关,ORC系统的性能与工质的临界温度呈正相关,系统成本则与工质的分子复杂度呈正相关。因此,临界温度较高而分子复杂度偏低的工质R1233zd(E)是7种备选工质中的最佳选择。     

新型R1233zde制冷剂的高效节能环保性能分析

有机朗肯循环作为回收发动机废热的有效手段,在商用车领域受到关注。R245fa是常见的有机朗肯循环工质,随着碳排放标准日趋严格,GWP高于150的制冷剂未来将面临淘汰。本文中提出一种新型低GWP制冷剂R1233zde替代R245应用于有机朗肯循环,物性与R245fa相近,GWP为7。并针对有机朗肯循环,建立了系统仿真模型,比较相同工况下两种工质的性能参数:蒸发温度,泵耗功和循环热效率。分析表明R1233zde泵耗功相比减少约15.05%~17.02%,R1233zde最大热效率比R245fa高7.03%。     

基于有机朗肯循环的发动机余热回收技术

通过比较8种循环工质在有机朗肯循环(ORC)系统中的热力过程,从系统性能、可靠性、环保等角度综合考虑,验证了R245fa用于ORC循环工质的优势。以康明斯某重型车用发动机为应用目标,设计了一套余热回收发电系统,通过回收增压空气、尾管废气、发动机废气的热量,用于发电。经过计算,该系统的余热回收效率为10.4%。     

余热回收用活塞式单阀膨胀机性能模拟及进排气结构分析

根据朗肯循环发动机尾气余热回收系统中活塞式单阀膨胀机结构特点,建立了其工作过程仿真模型。4种工况下膨胀机缸压试验数据表明,模拟指示功率误差在0.99%～10%,工质水质量流量误差均在3%以内,验证了模型的有效性;在此基础上,在进口压力5 MPa,进口温度520℃,转速1 950 r/min工况下,针对进排气结构参数对膨胀机性能的影响进行分析,得到了膨胀机指示功率、循环质量流量及绝热效率随进气顶杆高度和排气口高度变化的规律。     

废气处理水箱对防爆柴油机的性能影响

以某型防爆柴油机为例,对其进行加装废气处理水箱前后的外特性和十一工况对比试验,测出防爆柴油机输出扭矩、输出功率与十一工况下废气中主要成份CO、NO_X及HC含量、排气温度与油耗率,从而得出废气处理水箱对防爆柴油机动力性、排放特性与经济性的影响。测试结果显示:加装废气处理水箱后,动力性有所降低,在最大扭矩处,输出扭矩和输出功率均下降2.3%;CO排放量在高负荷工况下有所增加,最大增幅为24.9%;_排放有很大的改善,最大排放降幅为19.5%;HC排放量变化不大;排气温度不高于60℃,降温效果显著;油耗率最大增加4.6%,经济性下降。     

柴油机高原动力性能仿真及环境模拟系统影响分析

利用GT-Power设计柴油机系统模型,结合环境模拟系统结构特征构建了其相应的模型特征,与实际台架模拟系统试验对标验证了模型的有效性,进一步运用模型分析了高原环境条件涉及压力和温度因素时的柴油机固有性能特征,研究了进排气管路系统特征对柴油机性能的影响。结果表明,高原环境条件下的压力因素对柴油机性能的影响大于温度因素。随着模拟压力的下降,柴油机功率下降,二者在高转速工况呈非线性关系。随着环境温度下降,柴油机性能转好,温度对转速1 800 r/min以下工况影响更大。进气压力高于排气压力时,在最大扭矩转速工况,平均单位压力变化会导致功率增加约10 kW;排气压力高于进气压力时,中高转速工况柴油机性能仍能维持,中低转速则直接恶化。进气管路长度、管路直径、管路表面粗糙度的影响程度由大到小依次为直径、长度、表面粗糙度,进气模拟管路直径影响加剧的临界值为0.2 m;排气管路主要是管路直径对柴油机性能的影响,临界值同样为0.2 m。