模拟多种发动机尾气热源的吸附制冷试验台研究

1、模拟多种发动机尾气热源的吸附制冷试验台研究王鲁峰，李辉，万小利，丁红军，金志刚摘要：研究建立了一个模拟多种发动机尾气热源的试验台。通过理论和经历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，可以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，可以降低试验本钱，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根据。abstrat:inthepaper,anexperientalbenhhihsiulatingultienginetailgasheatsureisresearh

2、edandbuilt.basednthebinatinftheryandepirialdata,definedthetheralflux,exitteperatureandpressureftheexperientalbenh,andsn.bustinsuppliestheexperientalbenhheatsures,hihuldsiulatethesiilarharateristisftailgasfrealengine(teperature,pressure,flux).theharnyfsiulatingheatsurefenginetailgasandadsrptinrefrige

3、ratinsysteuldreduethest,andupgradethedegreefbelief,prvideertaintheryandtestreferenefradsrptingeneratrdesignunderthespeifiedheatsureters.keyrds:engine;tailgas;heatsure;adsrptinrefrigeratin0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

4、能和开发利用太阳能等新能源的有效工具，该系统具有构造简单、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，可以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a15型货运车为例，在部分负载60k下工作时，可利用的尾气热量为18.28k左右，在p为0.20.3的情况下目前吸附式制冷系统完全可以到达此目的，可制得的冷量为3.665.48k，而驾驶室内所需的制冷量一般为3.5k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

5、空调和冰箱系统，开发成功性能良好、造价低、体积孝根本无运行费用的发动机尾气余热利用吸附式制冷系统，必将带来宏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400600。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%，可以利用的排气余热是很可观的。由上述分析可见，发动机

6、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。假设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根本上不变，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(见图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，防止了燃烧器风机直接从大气抽取空气，导致燃烧器内部积炭

7、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。(3)在燃烧器出口处采用一段圆形的后燃管，其内径与燃烧室一样，这样有助于形成射流。(4)利用燃烧器出口射流引射冷却风，以进步燃烧烟气的出口压力，弥补主风机风压缺乏的缺点。(5)试验台输出烟气的参数调节采用了以下措施：在主风机进口处加可调节风门；利用变频器调节主风机的转速；调节燃烧器供油泵的压力来调节试验台的燃油量。2试验台的调试本试验台输出烟气的参数(流量、温度、压力)是可以调节的，即模拟的热源是可以改变的。风量和燃油量决定试验台烟气的出口温

8、度和模拟的热流量，烟气的温度及流量又影响出口压力。通过调节风门开度、改变主风机转速和调节燃烧器的燃油量，可实现对试验台出口烟气参数温度、压力、质量流量的调节。3试验台参数计算38在模拟试验台中主要是模拟热源的温度和质量流量两个参数。试验台所消耗的燃油量是直接决定试验台烟气的输出热量，它同时也是决定输出温度的一个重要参数。由于烟气在发生器中存在压力损耗，故输出压力也是设计模拟试验台的一个重要参数，它主要是和发生器的构造有关。模拟多种发动机尾气热源吸附制冷试验台设计中的4个设计参数为：温度t、质量流量q、燃油量qb和压力p。式中：ne发动机轴功率；ge发动机额定工况下的油耗比；l0燃烧1kg油所需理论空气量；过