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多种发动机尾气热源吸附制冷试验台研究

2009/11/17/09:37 来源:慧聪环保网 作者:凌月仙仙

    王鲁峰,李辉,万小利,丁红军,金志刚

    慧聪环保网:摘要:研究建立了一个模拟多种发动机尾气热源的试验台。通过理论和经验数据相结合的方法确定了试验台的热流量、出口温度及压力等参数。试验台的热源由燃油燃烧提供,能够模拟出和实际发动机工作时尾气特性(温度、压力、流量)相似的热烟气。模拟的发动机尾气热源和吸附制冷系统相结合,可以降低试验成本,并使试验的可信度更高,为给定热源条件下设计吸附发生器提供一定的理论和实验依据。

    关键词:发动机;尾气热源;吸附制冷

    Abstract:Inthepaper,anexperimentalbenchwhichsimulatingmultienginetailgasheatsourceisresearchedandbuilt.Basedonthecombinationoftheoryandempiricaldata,definedthethermalflux,exittemperatureandpressureoftheexperimentalbench,andsoon.Combustionsuppliestheexperimentalbenchheatsources,whichcouldsimulatethesimilarcharacteristicsoftailgasofrealengine(temperature,pressure,flux).Theharmonyofsimulatingheatsourceofenginetailgasandadsorptionrefrigerationsystemcouldreducethecost,andupgradethedegreeofbelief,providecertaintheoryandtestreferenceforadsorptiongeneratordesignunderthespecifiedheatsourceterms.

    Keywords:engine;tailgas;heatsource;adsorptionrefrigeration

    0引言

    吸附式制冷能有效利用太阳能和工业废热等低品位能源而没有环境破坏性,这种新的制冷技术受到越来越多的重视。吸附式制冷不用氟里昂作制冷剂,是一种环境友好的制冷技术。吸附式制冷系统可以直接由太阳能、工业废热等低品位能源驱动,是节能和开发利用太阳能等新能源的有效工具,该系统具有结构简单、无运动部件、无噪声、抗振性好、使用寿命长等优点,在船舶制冷、汽车制冷、宇航制冷中有相当好的应用前景。如将它用在发动机尾气驱动的空调系统,能够满足车辆的制冷需求[1,2]。在各种客车、轿车中应用吸附制冷冰箱,可以做到停车后继续制冷12h以上。以解放牌CA15型货运车为例,在部分负载60kW下工作时,可利用的尾气热量为18.28kW左右,在COP为0.2~0.3的情况下(目前吸附式制冷系统完全可以达到此目标),可制得的冷量为3.66~5.48kW,而驾驶室内所需的制冷量一般为3.5kW左右,可见制得的冷量能满足需求。如能成功地将利用余热的吸附式制冷技术用于各类发动机空调和冰箱系统,开发成功性能良好、造价低、体积小、基本无运行费用的发动机尾气余热利用吸附式制冷系统,必将带来巨大的经济和社会效益。

    分析汽车发动机的效率和热平衡可知[3,4],燃油燃烧的总热量只有30%~48%用于汽车的动力输出(见表1),一半以上的热量以废热的形式排出车外,包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量。其中尾气带走的热量占燃烧总热量的比例,柴油机为25%~45%,汽油机30%~40%。排气阀门处的温度为400~600℃。考虑到废气中酸性氧化物的露点腐蚀问题,最终排出汽车体外的尾气温度不应低于180℃,一般可以利用的废热量为燃烧总热量的15%~20%,能够利用的排气余热是很可观的。

    由上述分析可见,发动机尾气的温度较高,废热量较大,是吸附式制冷系统较理想的驱动热源。如果直接用发动机做吸附制冷试验研究,试验本身只能利用30%左右的发动机尾气热量,其余70%左右的能量将白白浪费,且发动机提供的流量和温度基本上不变,对试验研究也有很大的局限。为此,我们考虑建立可模拟多种热源的试验台,输出的热量由燃油燃烧。此台架在研究不同发动机热源以及发动机在不同工况下对吸附发生器性能的影响时都可应用。

    1多种发动机尾气热源吸附制冷模拟试验台系统简介

    模拟多种发动机尾气热源吸附制冷试验台(见1)具有以下特点:

    (1)采用两级送风,燃烧器风机进口风道和主风机出口相连接,避免了燃烧器风机直接从大气抽取空气,导致燃烧器内部积炭而燃烧不完全,影响整个试验台的正常工作。

    (2)主风机在给燃烧器提供燃烧所需的一次空气和二次空气的同时,还提供大量的冷风,保证试验台的排气温度在可控范围内。

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