内燃机余热有机朗肯循环工质筛选研究.pdf

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1、汽车工程２０１７年(第３９卷)第２期ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.２ｄｏｉ:１０.１９５６２/ｊ.ｃｈｉｎａｓａｅ.ｑｃｇｃ.２０１７.０２.００１∗内燃机余热有机朗肯循环工质筛选研究１２１１戴晓业，安青松，史琳，翟慧星(１.清华大学，热科学与动力工程教育部重点实验室，清华大学热能工程系，北京１０００８４；２.天津大学，中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津大学机械工程学院，天津３０００７２)[摘要]汽车发动机余热资源品位高、回收潜力大，适合使用有机朗肯循环(ＯｒｇａｎｉｃＲａｎｋｉｎｅＣｙｃｌｅ，ＯＲＣ)进行回收利用。本文中针对内

2、燃机余热有机朗肯循环的特点提出工质筛选条件，并根据实际系统的性能和成本分析，提出以总净功量、热效率和膨胀机的膨胀比与尺寸参数等为评价指标的系统评价方法，对筛选出的备选工质进行评价。结果表明，工质的表现主要与临界温度和分子复杂度有关，ＯＲＣ系统的性能与工质的临界温度呈正相关，系统成本则与工质的分子复杂度呈正相关。因此，临界温度较高而分子复杂度偏低的工质Ｒ１２３３ｚｄ(Ｅ)是７种备选工质中的最佳选择。关键词:内燃机余热；有机朗肯循环；工质评价；临界温度；分子复杂度ＡＳｔｕｄｙｏｎＷｏｒｋｉｎｇＦｌｕｉｄＳｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒＯｒｇａｎｉｃＲａｎｋｉｎｅＣｙｃｌｅｏｆＥｎｇｉｎｅ

3、ＷａｓｔｅＨｅａｔ１２１１ＤａｉＸｉａｏｙｅ，ＡｎＱｉｎｇｓｏｎｇ，ＳｈｉＬｉｎ＆ＺｈａｉＨｕｉｘｉｎｇ１.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｈｅｒｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４；２.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｆｆｉｃｉｅｎｔＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｏｗａｎｄＭｅｄｉｕｍＧｒａｄｅＥｎｅｒｇｙ，ＭＯＥ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

4、，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２[Ａｂｓｔｒａｃｔ]Ｔｈｅｗａｓｔｅｈｅａｔｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｅｎｇｉｎｅｉｓａｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｒｅｓｏｕｒｃｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｅｎｅｒｇｙｒｅ-ｃｏｖｅｒｙ，ｓｏｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｂｙｕｓｉｎｇｏｒｇａｎｉｃＲａｎｋｉｎｅｃｙｃｌｅ(ＯＲＣ).Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｅａ-ｔｕｒｅｓｏｆＯＲＣｆｏｒｔｈｅｗａｓｔｅｈｅａｔｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｗｏｒｋｉｎｇ

5、ｆｌｕｉｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｒｅｐｒｏ-ｐｏｓｅｄ，ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｓｔａｎａｌｙｓｅｓｏｆｒｅａｌｓｙｓｔｅｍ，ａｓｙｓｔｅｍｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｗｉｔｈｔｈｅｔｏｔａｌｎｅｔｗｏｒｋｄｏｎｅ，ｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｆｌｏｗｒａｔｉｏａｎｄｓｉｚｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｅｘｐａｎｄｅｒａｓｅｖａｌ-ｕａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｔｏｅｖａｌｕａｔｅｃａｎｄｉｄａｔｅｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｅｈａ

6、ｖｉｏｒｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｓｍａｉｎｌｙｒｅ-ｌａｔｅｄｗｉｔｈｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ.ＴｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＯＲＣｓｙｓｔｅｍｉｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｓｙｓｔｅｍｉｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄ.Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄＲ１２３３ｚｄ(Ｅ)ｗｉｔｈａｈｉｇｈｅｒ

7、ｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｓｔｈｅｂｅｓｔｃｈｏｉｃｅａｍｏｎｇｓｅｖｅｎｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｃａｎｄｉｄａｔｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｎｇｉｎｅｗａｓｔｅｈｅａｔ；ＯＲＣ；ｗｏｒｋｉｎｇｆｌｕｉｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｍ-ｐｌｅｘｉｔｙ~４０％实际转化为有效功，大部分的热量被烟气和冷[１]前言却介质带走，造成很大的能源浪费。特别是内燃机的烟气，温度