通道尺寸对热面点火天然气发动机工作过程的影响

针对缸内直喷压燃式天然气（CNG）发动机低负荷循环波动大及高负荷NOx排放偏高的问题,设计开发了涡流室式热面点火燃烧系统,研究了涡流室通道尺寸对缸内天然气空气混合气形成、着火燃烧及发动机运转特性的影响．结果表明：选择直径较大的涡流室通道,发动机起动性能较好且缸内混合气燃烧持续期短,对改善发动机的有效热效率有利;选择直径较小的涡流室通道,主副燃烧室内混合气的浓度分层效果明显,能够实现两级燃烧过程,有利于降低发动机循环波动,扩展功率范围及改善NOx排放。     

高压直喷天然气发动机外特性燃烧及NO_x排放

以六缸增压中冷发动机为研究对象,采集不同工况下示功图并对NOx排放进行了测试,分析了外特性燃烧特性及排放随转速的变化规律.试验结果表明:在外特性整个转速范围内,瞬时放热率呈先急后缓的趋势,转速越高,瞬时放热率峰值越低;由于低速时滞燃期较长,因此天然气预混燃烧比例较大,各燃烧阶段分界较明显,转速升高到1 100r/min时,滞燃期明显缩短,天然气预混燃烧比例减小,扩散燃烧成为天然气主导的燃烧模式;转速小于900r/min时,NOx排放随转速升高而增加;转速在900~1 600r/min之间时,随转速升高而降低;转速高于1 600r/min时,NOx排放没有明显变化.     

液体火箭发动机热试车的实验研究

为了考核贮存××年的液体火箭发动机的性能 ,进行了液体火箭发动机热试车的研究 .实验采用了NEFF62 0实时全数字采集系统 ,得到了在启动段、平稳段、关机段燃烧室的压力、推力、推进剂流量及压调器、稳定器出口压力等主要参数随时间变化的曲线 .对实验结果分析表明 :3次热试车数据在启动段都具有很好的一致性 ,贮存××年后的发动机仍具有良好的启动特性 ;关机段各参数的特征变化曲线非常接近 ,各参数在得到予令关机信号后都能迅速转入末级工作状态 ,并存在明显的“平台”效应 ,仍然具有良好的运载精度 ;压调器和稳定器都具有很好的调节性能 ,能满足发动机正常工作状态下的要求 .得出的结论对发动机的性能考核、设计、理论研究和数值计算都具有实际意义和参考价值     

天然气发动机复合空调系统的实验研究

由改装的天然气发动机直接驱动制冷机、产生冷冻水以承担显热负荷,同时回收发动机余热、再生除湿转轮来承担湿负荷,构成复合空调系统.对除湿设备的性能进行了实验测试.因空调系统的湿负荷由余热承担,显热负荷可使用较高温度的冷冻水.考虑这一情况制订了冷凝侧水温不变的原则对制冷机在不同冷冻水出水温度下的性能进行了测试.同时测量了发动机系统在不同供水温度下可回收的余热总量.     

车用柴油天然气双燃料发动机工作特性及燃料控制

由于石油资源逐渐枯竭和严格限制汽车排放污染,促使世界各国广泛发展车用天然气发动机。该课题研究通过自行建立的柴油天然气双燃料供应系统,采用发动机台架试验方法,分析了车用柴油天然气双燃料发动机的工作特性和双燃料的控制方法,提出一种电子控制方案,并进行了可行性试验,初步试验结果令人满意。但与国外同类技术相比,其控制功能仍需进一步完善。     

缸内高压直喷天然气发动机的怠速排放特性

以一台缸内高压直喷天然气发动机为对象,在不同柴油轨压力及天然气喷射提前角条件下对CO、HC及NOx的排放量进行试验研究.结果表明:当发动机处于怠速运转,天然气在上止点附近喷入气缸时,3种轨压力下CO排放量的差异较小;当天然气喷射提前角推迟到上止点后一定角度时,CO的排放量随着柴油的轨压力升高而降低,当天然气喷射提前角提前到上止点前一定角度时,CO排放量则呈现出相反的变化趋势;随着天然气喷射提前角增大,3种轨压力下CO的排放量均降低;HC排放量随着柴油轨压力的升高而增加,随着天然气喷射提前角的增大而降低,且当柴油轨压力从18 MPa升到24 MPa时,HC的排放量增幅较大;NOx的排放量随着柴油轨压力的提高而升高,随着天然气喷射提前角的增大而升高,且当柴油轨压力从12 MPa升到18 MPa时,NOx的排放量增幅显著.     

天然气发动机燃烧不稳定性的多尺度特性分析

为了揭示过量空气系数λ在多尺度上对天然气发动机燃烧不稳定性的影响规律,在低负荷工况下针对不同λ值进行试验,对平均指示压力时间序列进行小波分析和多分辨率分析,研究多尺度上天然气发动机燃烧不稳定性。结果表明:天然气发动机燃烧过程呈现明显的多尺度特性,且燃烧不稳定性与各尺度上细节信号的波动具有较强的相关性;当混合气浓度较大时,压力波动呈现出持久性的大尺度周期振荡模式;随着λ增加,高频尺度范围出现了间歇性的短周期振荡,高频细节信号的波动特征加剧,邻近燃烧循环之间的关联性增强,呈现出更复杂的动力学特征;在接近稀燃极限工况时,高频细节信号D₁对燃烧不稳定性的贡献率更大。同时,对燃烧过程多尺度确定性变化的原因进行了分析,为天然气发动机稀燃稳定性控制提供了理论依据。     

浮头式废热锅炉工艺气传热特性的试验研究

浮头式废热锅炉工艺气侧的传热过程属于辐射状扩缩流横向冲刷管束的强迫对流换热，这种对流换热既不同于定截面流的横向冲刷管束的换热，又不同于一般的变截面流的横向冲刷管束的换热，文中用大比例尺（Ｍ１：２）模型测定了该换热过程的对流放热系数与雷诺数间的关孔试验结果表明这种流动方式强化了对流换热过程，辐射状扩压流的放热系数比平行流横向冲刷错列管束的放热系数增加１６％，而辐射状收缩流横向冲刷管束的放热系数比平行流横向冲刷错列管束的放热系数则增加４０％左右。     

天然气掺氢发动机性能试验

以台架实验的方法,对发动机燃用天然气(CNG)和天然气掺氢(HCNG)燃料的动力性和排放性能进行了对比研究.结果表明,发动机燃用天然气掺氢燃料能够加快缸内燃烧过程,改善CNG发动机稀燃性能,降低发动机排温.与纯天然气发动机相比,其排放物CO、CO2、HC得到降低,同时NOx排放量增加,但随着过量空气系数的增大,发动机NOx排放大幅减少,得到较优的排放性能.     

柴油机废烟气驱动的热管废热溴化锂制冷机运行特性

热管废热溴化锂制冷机可以直接利用烟气废热或化学反应热来驱动生产65℃的热水和7℃的冷水,对利用柴油机排烟废热驱动热管废热溴化锂制冷机的运行特性进行了实验和分析,结果表明热管废热溴化锂制冷机可以直接利用烟气废热、化学反应热来驱动,该系统具有能源利用率高,能源可以得到综合利用等优点.     

余热直接利用型燃气机热泵变转速特性实验研究

针对带有直接利用余热装置的燃气机热泵系统发动机的变转速特性,在搭建的余热直接利用型燃气机热泵系统实验台上,对发动机转速为1 400～2 000 r/min的燃气机热泵系统的特性进行了实验研究.结果表明:随转速的增加,一次能源利用率(PER)呈现先平缓增加后快速下降的趋势,当转速在1 400～1 800 r/min的范围内时,PER值维持在1.34以上,变动幅度仅为2.3％,说明在此转速范围内且满足负荷的情况下,系统运转更为高效;在实验参数范围内,系统平均余热利用率达到83.5％,余热在制热量中的份额随转速的提高持续增加;低转速下余热份额减少,但此时较高的制热性能系数(COP)会补偿这一缺失,使得系统在1 400 r/min附近的PER最高.该结果可为研究发动机余热的有效回收、利用以提高能源利用效率提供参考.     

钻井柴油机废气余热分析研究

随着经济的快速发展与能源供应相对不足的矛盾日益突出,柴油机废气余热回收利用越来越受到重视。针对钻井常用柴油机Z12V190耗油量大、热效率低、大部分热量以废气余热形势随废气排到大气中、能源浪费较大等问题,分析柴油机燃烧反应与废气成分,分别根据质量守恒定律和能量守恒定律,建立了废气排量计算模型和废气余热量计算模型;并举例计算。分析发现:Z12V190柴油机废气排量较大,废气排量随废气含氧量增加急剧增加;废气余热量随废气排量增加呈线性增加。废气余热量较大,具有较好的经济开发前景,结合当前存在的利用柴油机废气余热热管锅炉、热力发电、热能储藏等实际应用,为钻井用柴油机废气余热回收利用做理论基础。     

换热器烟气侧传热特性的研究

通过计算和实验,对高温换热器的烟气侧传热特性进行了分析,得出换热器中换热管合理的纵横向间距,证明了用金属辐射网是强化高温烟气传热的有效方法,并用实验数据讨论了烟气流速及温度等对换热器综合传热系数的影响。     

大型低速船用柴油机余热回收装置的（火用）平衡分析

介绍了当前一般船用柴油机的余热回收装置,对特定型号主机废气余热回收装置进行（火用）平衡分析,通过计算求出了该装置的（火用）分配及利用情况,以及各装置（火用）效率的潜在提高程度.结果表明,该余热回收装置具有较高的（火用）效率和较好的经济性.（火用）分析的结果可以指导人们合理的提高（火用）的利用效率.     

用化学平衡法分析热机效率与排出废气中的NO含量的关系

重点分析了热机效率的提高与环境保护的关系 ,并建议在提高热机效率同时应考虑环境保护问题。     

燃气机热泵系统的循环工质优选

燃气机热泵系统工质的选择是影响机组性能的关键,为此,选择了6组低环害或无环害的循环工质,从制冷剂的安全性和与系统润滑油的兼容性方面作了分析,同时以CSD方程计算了各组工质的循环参数,从热力学第一定律和一次能源利用率方面进行了分析.结果表明,R290和R600a组成的混合工质的使用危险可以控制,同时与系统的润滑油兼容,具有很高的系统效率和一次能源利用率,可以替代R134a使用.     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

余热锅炉排烟温度参数优化

提出余热锅炉最佳排烟温度的确定方法,在考虑余热锅炉收益和投资的时间价值的条件下,建立余热锅炉排烟温度的优化模型;导出一定条件下余热锅炉受热面投资、经济排烟温度及余热回收系统年收益、净收益的计算公式,在多项工程设计应用中取得了良好的经济效益．     

余热气化甲醇燃料对内燃机性能的影响

提出了采用内燃机废气余热气化甲醇,并将该方案同时应用在自然吸气和增压发动机上.通过将这两种方案与原汽油机进行对比,预测这两种方案对发动机动力性和经济性的改善潜力.结果表明:甲醇蒸汽发动机在外特性下功率较原汽油机最大下降了7.1%,热效率最大提高了3.0个百分点;增压后,动力性和经济性较原汽油机和甲醇蒸汽发动机都有较大提高,当增压压力为0.15MPa时热效率较原汽油机最大可提高4.0个百分点,表明余热气化甲醇在内燃机上具有较好的节能潜力.     

燃气热泵系统生命周期评价

采用生命周期评价的方法，分析了家用燃气热泵系统对人类健康、生态品质和资源消耗三大类环境方面的影响．结果表明：燃气热泵系统在资源消耗方面的影响评价指标为5．18kPt，是人类健康评价指标的5倍，是生态品质评价指标的50倍．天然气使用的影响评价指标为6．08kPt，因此降低燃气热泵系统在整个生命周期中对环境的冲击，应重点放在天然气使用环节．得到了燃气热泵系统生命周期评价中系统生产组装、天然气使用、废弃物回收处理3个环节对11项环境分类的影响比重．电力驱动与燃气驱动的热泵系统比较表明，电力消耗在人类健康、生态品质和资源消耗3个方面的影响均高于燃气消耗，电力消耗所产生的环境影响是燃气消耗的3倍．