【正文】 d large natural or manmade,geophenomenon. Energy , (3)vol. 30 :131～1433 ,1997,(8):40～424 . 黑龍江工程學院學報,2005,(6): 51～545 張鐵柱,張洪信. [M]， 2004:48～516 張有，[J].車用發(fā)動機，2001，（6）：21～237 劉振全，[J].甘肅工業(yè)大學學報，2001，（1）：56～588 鐘瓊香,內燃機廢熱制冷與發(fā)電之探討[J].肉類工業(yè),1997,(3):41～459 Horuz, absorption refrigeration in road transport vehicles[J].Energy Engineering,1999, Journal, (2):48～5810 譚啟智，[J].新能源,1999,(5):3～911 . LU, . WANG. Performance of a Diesel Lootive WasteHeatPowered Adsorption Air Conditioning System. Kluwer Academic Publishers. Adsorption , 2004, 10: 57–6812 倪久建,2004,(6):34～3613 何元金，陳宏. 溫差發(fā)電—,2000，（10）:43～4514 (上)[M]. 機械工業(yè)出版社,1988:188～19015 張鐵柱，張洪信，[P].實用新型專利，16 吉田佑作（日），[J].新能源，1989，（7）：31～3417 劉福生,1995,(5):22～2318 鄒政耀，陳茹雯，[J].商用汽車，2002，（8）：60～6119 崔淑琴. 回收汽車發(fā)動機中溫余熱的節(jié)能新裝置[J].節(jié)能技術，1995（8）：20～2120 高雪峰, ，2004，（2）:32～3521 [J].機械制造，2001，（8）:12～1422 徐正好，常健，[J].小型內燃機與摩托車，2003，（3）：11～1323 Zijad Challenges at the Beginning of the Third Millennium. Faculty of Electrical Engineering and Computing, Annual 200524 John Voelcker. Top 10 Tech Cars. Tomorrow ‘s Technology Today,2005,3: 6～725 Takumi Hashizume. Power Generation Techolongy by Hot Water Heating of Low Temperature Power Generations Using Ammonia and AmmoniaMixture as Working Fluid. Proceedings of the 6th Asian Geothermal Symposium. 2004. Oct. 5～726 ,. Performance of a Diesel Lootive Wasteheatpowered Adsorption Air Conditioning System. Adsorption,2004,10：57～6827 Panya Yodovard, Joseph Khedari. The Potential of Waste Heat Thermoelectric Power Generation From Diesel Cycle and Gas Turbine Cogeneration Plants. Energy Sources. 2001, (23), April 1:213～22428 Johan Wall Study of an Automobile Exhaust System. Department of Mechanical Engineering Blekinge Institute of Technology,2003:68～7029 李維，顧平道，石文卿. 內燃機車高溫冷卻水余熱空調系統(tǒng)的可行性研究[J].能源研究與利用,1996,(1):21~2330 Gupta,Ashwani K. Lilley, David G..Energy recovery opportunities from wastes [J].Journal of Propulsion and Power,1999,15 (2): 175~18031 LG Fr233。陳春天老師知識淵博、思維活躍、為人熱情且對工作滿腔熱忱。本文對基于柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)朗肯循環(huán)研究，屬于初步探索，達到實用化還有很多研究工作，尤其是如何提高發(fā)電效率，降低朗肯循環(huán)中輸入能量還需要進一步的研究。結論本文以熱力學為基礎，對柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)進行選型，組件結構參數的確定以及運行參數的計算；建立了換熱數學模型，利用matlab仿真對冷凝器的換熱能力進行分析；從流體力學理論出發(fā)，利用有限元法，對三種漸縮式汽輪機噴管進行數值模擬；此外，對系統(tǒng)發(fā)電量進行了儲能設計。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。根據偏微分方程，通過有限元法數值模擬利用漸縮噴管速度勢和速度分布，確定最優(yōu)化噴管形式為整流管式噴管，并求出錐度變化時，噴管出口速度的最大值。同時為了避免輸入電源中斷后蓄電池通過分壓電阻放電，設計時將連接電源指示晶體管（7腳）。此時，電池充滿電能，充電電流逐漸降低；當充電電壓達到，轉為精密浮充充電狀態(tài)，控制蓄電池的充電電壓。同時充足電指示發(fā)光管發(fā)光，指示蓄電池已充足電。當輸入電壓加入后, 卷流充電電流，啟動充電電壓。其充電參數主要有，等，它們與，可由下式表示： (54) (55) (56) (57)的溫度系數為，圖59 12V密封鉛酸電池雙電平浮充充電電路原理圖在實際應用電路如圖510所示。該集成電路可以根據電池的要求[56]，控制充電器的電壓和電流。而且，它能使充電器各種轉換電壓隨電池電壓的溫度系數的變化而變化，從而使密封鉛酸蓄電池在很寬的溫度范圍內都能達到最佳充電狀態(tài)。利用UC3906[55]作為充電控制電路。常用的充電方法在本柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)中采用的儲能電路如圖59所示，由于柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出為交流電，系統(tǒng)穩(wěn)定運行時發(fā)出電壓約在 4~5V，為簡化實際電路的設計，采用了先升壓再進行AC/DC轉換，而后再實現充電的要求。充電電路的一般工作過程是將交流電整流后獲得的直流電對蓄電池進行充電。因此，系統(tǒng)需配置相應的整流、充電裝置和蓄電池。圖58 錐型噴管的錐度變化關系 充電電路設計在柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)中，由于發(fā)電量比較小，余熱的溫度不很穩(wěn)定，使發(fā)電設備輸出電壓時高時低。 圖56 三種類型噴管出口流速和勢差的關系圖57 整流管長度—噴管速度關系 圖58在噴管入口和出口勢差為100m2/s的條件下，所求得的錐型噴管的錐度的變化?？梢钥闯鲈谌肟谔幍耐瑯託怏w勢差下, A型噴管的流速最大. 在相同噴管勢差條件下，由于錐型噴管回流面積小，而其他兩種噴管回流面積均比這種噴管回流面積大，故其出口速度損失小。所以，在噴管管壁和截面附近區(qū)域的流速變大,并產生回流。圖55 A,B,C分別表示錐型噴管、整流管型噴管、變截面型噴管三種噴管的流速場分布，計算結果表明, 最大流速產生在噴管出口的回流區(qū)域,即變截面處。：該問題所研究的對象為近似圓柱或圓錐型噴管，從幾何形狀上來講滿足軸對稱條件；管壁受到相同的邊界條件也是軸對稱的，因此該問題可以按照軸對稱問題進行求解，取噴管縱截面，得到圖54所示的有限元計算模型進行網格剖分，其中網格單元為三角形單元。如圖51為噴管模型軸向剖面圖，其中入口直徑，出口直徑，直管長度，收斂管長度都采取統(tǒng)一尺寸，以便比較那種結構是最優(yōu)化結構。熱力學理論和實驗表明：當噴管內的蒸汽壓力降低到噴管入口壓力大約一半時，流速的增加要比流量的增大來得快，則截面應愈來愈小，即噴管必須是漸縮的。其中，m/s , kcal/kg , kcal/kg m/s 噴管的結構模型從流體力學可知，流量、截面和流速三者：截面和流量成正比，和流速成反比。這種噴管稱為漸縮噴管，汽輪發(fā)電機采用的噴管是漸縮噴管。在蒸發(fā)器中產生的高壓過熱蒸汽從噴管高速流入汽輪機，噴管的形狀對蒸汽獲得較高的速度有很大影響。，針對冷凝器管殼式換熱器的換熱特性編制了程序，通過 matlab軟件仿真，建立了換熱數學模型，當工質的入口溫度升高，其出口溫度隨之升高；在管內過熱區(qū)工質的溫度下降比較緩慢，在兩項區(qū)下降迅速，這是由于冷卻水的蒸發(fā)潛熱造成的；較高的工質入口壓力提高冷凝器的換熱效果；，確定了蒸發(fā)器的換熱面積、管長以及換熱根數。通過假定總傳熱系數，求出其傳熱面積、求出傳熱管的內外徑、管長、傳熱管根數、管內冷卻水流速，并根據冷卻水和R134a的物性值、管側界膜導熱系數、殼側界膜導熱系數、污垢系數、管金屬的導熱系數，最終得出總傳熱系數，與假定的傳熱系數數值基本一致。但在流速較低時，受重力的影響，氣體和液體分別集中在管的上、下兩半部分，進入環(huán)狀流后，液體就不一定是連續(xù)地環(huán)繞在管的圓周上，導致局部換熱較差。此時的汽化過程主要發(fā)生在液氣交界面上，熱量主要以對流來通過液膜，屬于液膜的對流沸騰。這時流動狀態(tài)先是泡狀流，逐漸變成塊狀流，屬于泡態(tài)沸騰。之后液體在壁面附近被加熱到，但此時管內中心溫度尚低于，僅管壁有汽泡產生，屬于過冷沸騰。因此，管內沸騰換熱涉及到了管內的兩相流動問題。制冷系統(tǒng)中的沸騰，大多屬于管內沸騰。工質在飽和溫度下吸收熱量由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為沸騰[50]。換熱系數在之間。在柴油機廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)中，起著舉足輕重的作用。因此，較高的冷凝器工質入口壓力有利于增強冷凝器的換熱效果。在圖311中只需要較小的冷卻水流量就能使工質出口保持較低的溫度。當工質入口壓力增大時，冷凝壓力和冷凝溫度都隨之相應提高，從而使冷凝器換熱溫差加大，增強了冷凝器的換熱效果。當工質出口溫度較低時，冷凝器換熱量的增加趨勢逐步減緩直至基本維持不變。圖311是在不同的工質入口壓力下冷凝器換熱量隨冷卻水流量的變化曲線。當冷卻水流量比較小時，冷凝器設計長度隨著流量的增加有明顯的減少。圖310 管長隨冷卻水流量變化關系圖311 換熱量隨冷卻水流量變化關系圖312 換熱量隨冷卻水平均溫度變化關系當冷卻水流量發(fā)生變化時，冷凝器的換熱性能將隨之發(fā)生變化。圖37所示在管內冷卻水流動過程中，其平均溫度逐漸升高。由于向外放熱，工質的平均溫度如圖38，可以看出，在過熱區(qū)，工質的溫度變化很小，而在兩項區(qū)溫度急劇下降，這是由于工質的蒸發(fā)潛熱造成的。圖36 氟利昂R134a出口溫度隨入口溫度的關系曲線圖37 冷卻水的平均溫度隨管長的關系圖38 R134a平均溫度隨冷凝器管長變化關系圖39 R134a流量隨其平均溫度變化關系工質進入冷凝器，此時工質是過熱蒸氣。通過計算。設計計算程序可以根據R134a進、出口狀態(tài)和冷卻水進口狀態(tài)來設計冷凝器的結構參數：附表4，：冷凝器設計長度，工質冷凝溫度，殼內工質壓力降，管內工質壓降模擬仿真仿真程序可以根據冷凝器結構參數和冷凝器兩種介質的入口狀態(tài)來計算冷凝器的出口狀態(tài)。假設為逆流布置，對數平均溫差如下： (39)， 總傳熱系數K由下式給出： (310)管內的傳熱系數值近似為： (311)這里由于通過環(huán)形管道流體的性質不變，對于強制對流的充分發(fā)展的紊流流動有下式： , (312) 雷諾數由下式給出： (313)式中， 普朗特數為，由下式給出：殼內的傳熱系數可以由下式得出： 除了外，在殼內流體平均溫度基礎上算出其他值，用溫度算。本文主要考慮其在兩相區(qū)內的變化規(guī)律。本文基于穩(wěn)態(tài)分布參數法分別對冷凝器的兩個相區(qū)建立均相流換熱模型。當工況變化以后，冷凝器出口狀態(tài)、冷凝器換熱量都隨之發(fā)生變化。(3) 工質在管內的流動為沿軸向一維流動且不考慮工質沿程壓力損失。 換熱器數學模型及其求解為了既能滿足要求,又能最大限度地簡化模型,加快計算速度,對冷凝器換熱模型作以下假設[ 47](1) 不計管壁沿軸向導熱。該仿真程序可模擬計算出冷凝器中氟利昂出口溫度，管長，殼側壓降，管側壓降，流速之間的變化關系。1 冷卻水出口 2 隔板 3 R134a出口 4外殼 5 擋板 6 溫度計插座7壓力計插座 8 R134a入口 9冷卻水入口 10 水箱圖34 殼管式冷凝器結構1水箱外殼 2分水隔板 3管子4管板圖35 水箱及其擋板 冷凝特性的數值仿真冷凝器作為制冷 (熱泵)系統(tǒng)的一個重要部件 ,其傳熱性能的優(yōu)劣對整個系統(tǒng)有著重大的影響[46]。為了方便清理換熱銅管中的水垢,水箱I和III可以拆卸。在殼體上焊接有1個溫度計插座、一個壓力表插座，其平均溫度為冷凝器