內(nèi)燃機余熱有機朗肯循環(huán)混合工質(zhì)可燃及熱力性能研究.pdf

1、內(nèi)燃機作為能源的主要消耗設(shè)備，其運行時通過廢熱等形式散失了大量的熱量，開展其余熱利用研究對于節(jié)能減排具有重要的意義。內(nèi)燃機排氣熱量多，品位高，對排氣熱量回收利用，可以提高內(nèi)燃機效率，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。有機朗肯循環(huán)是一種高效的余熱回收方式，但是，工質(zhì)的選擇對余熱回收的效果至關(guān)重要。目前，尚無高效、環(huán)保、安全的與內(nèi)燃機高溫排氣相匹配的純工質(zhì)。因此，本文研究將某些高效、環(huán)保但可燃的小分子碳氫工質(zhì)與環(huán)保阻燃工質(zhì)CO2混合，針對該類混

2、合工質(zhì)開展可燃性及熱力性能研究，旨在獲得兼顧環(huán)保、安全與性能的高溫混合工質(zhì)。
　　本文基于臨界火焰溫度理論建立了小分子碳氫/CO2混合物的可燃極限預(yù)測模型對其可燃性進行分析，并對模型進行了驗證?；谀Ｐ头治鼋Y(jié)果和相應(yīng)的工質(zhì)安全標準，確定了混合工質(zhì)的安全配比范圍。以玉柴某型號大功率柴油機為研究對象，基于熱力學(xué)第一定律和第二定律，建立了跨臨界回?zé)嵫h(huán)來分析混合工質(zhì)在不同CO2質(zhì)量分數(shù)和系統(tǒng)運行參數(shù)下的熱力學(xué)性能，探索了混合工質(zhì)在不同系

3、統(tǒng)運行參數(shù)下的最優(yōu)混合比例。
　　研究發(fā)現(xiàn)，針對小分子碳氫/CO2混合物，所建立的可燃上限預(yù)測模型的誤差在5.6％以內(nèi)，可燃下限預(yù)測模型在2.4％以內(nèi)，模型簡單且具有較高的精度。根據(jù)可燃性分析結(jié)果和相應(yīng)的工質(zhì)安全標準，提出了丙烷/CO2、正丁烷/CO2、異丁烷/CO2和正戊烷/CO2四類混合工質(zhì)，其中，CO2的質(zhì)量分數(shù)不低于65％。通過分析CO2質(zhì)量分數(shù)和系統(tǒng)運行參數(shù)對混合工質(zhì)循環(huán)性能的影響發(fā)現(xiàn)，在目前較低的運行壓力下，混合工質(zhì)性

4、能隨CO2質(zhì)量分數(shù)的增加而降低?；旌瞎べ|(zhì)都在渦輪進口溫度為550K左右獲得最大凈輸出功。當(dāng)CO2的質(zhì)量分數(shù)為65％時，最大凈輸出功都在13.5kW以上。此時，四種混合工質(zhì)的熱效率都可達16％以上。對于跨臨界回?zé)嵫h(huán)和同一熱源，相比于CO2而言，要獲得相同的凈輸出功，使用混合工質(zhì)可以降低系統(tǒng)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力達2MPa以上。特別的，混合工質(zhì)對中低溫?zé)嵩吹睦眯Ч膳cCO2對中高溫?zé)嵩吹睦眯Ч噫敲馈６一旌瞎べ|(zhì)可以有效解決CO2冷凝條