內(nèi)燃機多品位余熱回收有機朗肯聯(lián)合循環(huán)的效率優(yōu)化研究.pdf

1、內(nèi)燃機內(nèi)燃機多品位余熱回收多品位余熱回收有機朗肯有機朗肯聯(lián)合循聯(lián)合循環(huán)的效率優(yōu)化研究環(huán)的效率優(yōu)化研究OptimizationofEfficiencyofaCombinedganicRankineCycleUsedfMultipleGradesWasteHeatRecoveryofICEngines學(xué)科專業(yè)：動力機械及工程研究生：許曉菲指導(dǎo)教師：舒歌群教授天津大學(xué)機械工程學(xué)院二零一三年十二月摘要摘要內(nèi)燃機的熱效率一般為柴油機為30%~45

2、%，汽油機為20%~30%，有55%~65%左右的能量以冷卻水余熱和排氣余熱等形式排入大氣中，造成能源浪費的同時對環(huán)境產(chǎn)生了嚴重污染。如果可以有效的回收這部分能量，在不增加燃油消耗的基礎(chǔ)上可以提高內(nèi)燃機的輸出功率。內(nèi)燃機余熱具有多品位的特點，EGR（廢氣再循環(huán)）余熱為高品位余熱（500℃以上），排氣余熱為中品位余熱（200℃500℃），冷卻水和增壓空氣余熱為低品位余熱（200℃以下），各部分余熱之間溫差較大。采用傳統(tǒng)的有機朗肯循環(huán)回收多

3、品位余熱存在高低品位余熱相互制約、無法充分回收的問題，基于此，本文提出了用于內(nèi)燃機多品位余熱回收的有機朗肯聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多品位余熱的綜合高效利用，高低溫級均采用超臨界循環(huán)可以有效地降低系統(tǒng)不可逆損失。本文以某直列6缸4沖程柴油機為研究對象，針對實驗獲得的內(nèi)燃機余熱參數(shù)等，采用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律模型，建立了系統(tǒng)的仿真模型并進行分析計算。在初步建立的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上進行了系統(tǒng)的優(yōu)化，得到最佳的系統(tǒng)布置方案；在一定的選擇標準

4、之下，對高低溫級超臨界循環(huán)工質(zhì)進行了篩選，分析了高低溫級工作壓力（蒸發(fā)與冷凝）等參數(shù)對使用不同工質(zhì)的余熱回收系統(tǒng)總效率的影響規(guī)律，得出高溫級工質(zhì)的比較結(jié)果：苯環(huán)己烷甲苯硅氧烷MM正癸烷正十二烷，以及低溫級工質(zhì)的比較結(jié)果：R32R143aR125R218。通過理論分析，當高溫級選擇苯作工質(zhì)，高溫級蒸發(fā)壓力為6MPa，冷凝壓力為0.2MPa，低溫級選擇R32為工質(zhì)，蒸發(fā)壓力為6.2MPa，冷凝溫度為35℃時，循環(huán)凈功可以達到40.08kW，