柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析.pdf

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1、第39卷第1期华北电力大学学报Vo1．39。NO．12012年1月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJan．，2012柴油机尾气余热回收系统的能分析和分析张传明，魏名山，史磊(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：采用R245fa作为循环工质，利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热，从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火』玎效率以及系统各组件的戈J书损失率进行了计算和分析。研究结果表明，蒸发压力越高则朗肯循环效率越高，工质

2、和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大，采用余热回收系统回收发动机尾气余热，系统输出净功最高可达18．7kW。关键词：有机朗肯循环；柴油机；尾气余热回收；火甩分析中圈分类号：TK421．8文献标识码：A文章编号：1007—2691(2012)01—0049—05EnergyandexergyanalysisofanexhaustenergyrecoverysystemforadieselengineZHANGChuan—ming，WEIMing—shah，SHILei(SchoolofMechan

3、icalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：ExhaustenergyofadieselenginewasrecoveredwithorganicRankinecycleforimprovingfueleconomy．R245fawasusedastheworkingfluidintheRankinecycle．ThermalefficiencyofRankinecyclewascalculatedunderdifferentevap

4、orationpressures．Exergyeficiencyofexhaustenergyrecoverysystemandexergylosspercentageofeverycomponentwascarriedoutundervariousengineconditions．TheresultsshowthattheRankinecycleefficiencywasin—creasedwiththeincreaseofevaporationpressure．Itwasalsofoundthattheboilerhadthemax

5、imumexergylossper—centageinthesystemwhichwascausedbythehighoutlettemperatureofexhaustgasesinboilerandirreversiblelossofheattransferbetweencyclefluidandtheexhaustgases．Thenetpoweroutputvalueofwasteheatrecoverysystemwasupto18．7kW．Keywords：organicRankinecycle；dieselengine；e

6、xhaustenergyrecovery；exergyanalysis如果能将发动机废热有效利用，将会提高发动机0引言的燃油经济性，降低发动机油耗。近几年，随着国际油价的飞速上涨，采用朗随着我国汽车产业的飞速发展，汽车消耗的肯循环回收发动机余热是国际汽车行业比较热门燃油量越来越大，而对于车用柴油机，仅有大约的一个研究方向，如德国宝马公司将水和乙醇40％的燃油能量转化为机械能⋯，其他热量则通作为循环工质，采用双循环系统分别对汽油机尾过尾气和冷却水释放到大气环境中。近些年对气和冷却水热量进行回收利用；美国康明斯公发动机油气混合和燃烧过程这两

7、方面的研究已经司、奥地利AVL公司对回收柴油机余热进不能满足发动机未来燃油经济性的目标要求j，行了相关研究。国内对发动机余热利用也进行了一些研究，如西安交通大学对汽油发动机尾气和冷却水的余热回收利用并对朗肯循环的工质进收稿日期：2011一O9—22．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51076013)；教育部博行了筛选，北京理工大学对采用R123作为循环士点基金资助项目(20101101110008)．工质回收柴油机排气余热进行了理论研究和试50华北电力大学学报2012年验研究。理想循环，虚线表示考虑到液压泵和膨胀机不可本文的余热回收

8、系统采用R245fa作为朗肯循环逆损失的朗肯循环。的工质，对某车用柴油机尾气热量进行回收。1柴油机尾气余热回收系统柴油机尾气余热回收系统如图1所示，其工作过程为：工质由状态1经过液压泵压缩变为状态2高压液体