进气加湿对船用大功率柴油机性能及排放影响的研究

发布时间：2017-10-01 14:18

  本文关键词：进气加湿对船用大功率柴油机性能及排放影响的研究

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【摘要】：随着环境的日益恶化，船用柴油机的排放法规也越来越严格，IMOTierⅢ排放法规对船用柴油机的NOx排放提出了更高的要求，不同NOx降排技术的组合应用或为未来满足IMO TierⅢ法规要求的可能途径。进气加湿作为船用柴油机主要的机内降排措施之一，可有效降低NOx排放，且具有与其他NOx降排技术相互组合的潜力，但目前有关进气加湿与米勒循环组合应用对大功率柴油机性能及排放影响的研究较少，国内有关进气加湿对大功率船用柴油机性能及排放影响的研究也较为空白。为了进一步了解进气加湿的应用前景，本文对进气加湿对船用大功率柴油机性能及排放的影响开展研究。 以711研究所自研的高速单缸机为试验对象，设计进气加湿系统，开展进气加湿试验研究，进气加湿系统可有效实现加湿进气空气的目的，各项指标达到设计要求。在当前试验条件下，试验机采用进气加湿后，进气含湿量约可至20g/kg，各工况综合NOx降低量为20%，油耗率无明显变化。 建立试验机GT-power模型，利用进气加湿试验的试验数据对模型进行标定，对进气加湿对大功率柴油机性能及排放的影响进行补充研究。通过仿真计算获得较大范围的进气含湿量与NOx降低量之间的对应关系，该对应关系受试验机转速、负荷的影响较小。设进气温度为75℃，进气相对湿度为70%，试验机75%、100%工况的进气含湿量分别为58.7g/kg和44.7g/kg，计算NOx降低量分别为66.6%和54.7%。 以试验机的主要性能及排放参数为响应量，米勒循环强度、进气加湿量、喷油提前角为因子，通过试验设计进行主效应及交互效应分析，发现进气加湿与米勒循环强度的交互效应较小。针对试验机设计不同强度的米勒进气凸轮，，对比进气加湿与不同强度的米勒循环组合应用后试验机NOx排放量的变化发现，若试验机进气加湿过程中进气空气的温度需提高到70℃以上，则米勒强度最小的凸轮（进气气阀关闭时刻为585。CA）为试验机的最佳进气凸轮。
【关键词】：船用柴油机 性能 NOx 进气加湿 米勒循环
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 船用柴油机排放法规现状及主要控制措施9-13
• 1.1.1 船用柴油机排放法规现状9-11
• 1.1.2 NOx 排放的主要控制措施11-13
• 1.2 加湿燃烧技术简介13-16
• 1.2.1 不同加湿燃烧技术对比13-15
• 1.2.2 进气加湿 NOx 降排机理15-16
• 1.3 国内外研究现状16-24
• 1.3.1 国外研究动态16-23
• 1.3.2 国内研究动态23-24
• 1.3.3 小结24
• 1.4 本课题的研究意义及主要内容24-26
• 1.4.1 研究意义及目的24-25
• 1.4.2 主要研究内容25-26
• 第2章 进气加湿技术初步试验研究26-41
• 2.1 试验目的及试验条件26-27
• 2.2 试验系统及测试装置简介27-31
• 2.2.1 试验系统简介27-30
• 2.2.2 主要测试装置简介30-31
• 2.3 试验工况的设置31-32
• 2.4 进气加湿试验结果分析32-39
• 2.4.1 进气加湿对试验机燃烧过程的影响33-34
• 2.4.2 进气加湿对试验机性能参数的影响34-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第3章 进气加湿发动机工作过程模拟41-63
• 3.1 柴油机热力过程模拟的基本原理41-42
• 3.2 试验机全模型的建立42-49
• 3.2.1 试验机模型的建立42-43
• 3.2.2 燃烧计算模型43-48
• 3.2.3 NOx 排放计算模型48-49
• 3.3 试验机全模型的标定49-53
• 3.4 进气含湿量对船用柴油机影响的仿真分析53-57
• 3.4.1 进气含湿量对船用柴油机燃烧过程的影响53-55
• 3.4.2 进气含湿量对柴油机性能及排放参数的影响55-57
• 3.5 进气加湿对船用柴油机影响的仿真分析57-62
• 3.5.1 仿真方案确定57
• 3.5.2 进气加湿对试验机燃烧过程的影响57-59
• 3.5.3 进气加湿对试验机性能及排放参数的影响59-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第4章 进气加湿结合米勒循环对柴油机性能及排放的综合影响分析63-76
• 4.1 进气加湿和米勒循环的主效应及交互效应分析63-68
• 4.1.1 试验设计工况及方法的确定64
• 4.1.2 试验因素的确定64-65
• 4.1.3 主效应分析65-66
• 4.1.4 交互效应分析66-68
• 4.2 米勒循环方案的确定68-71
• 4.2.1 米勒凸轮的确定68-69
• 4.2.2 进排气压力的确定69-71
• 4.3 进气加湿结合米勒循环对大功率柴油机性能及排放影响的仿真分析71-74
• 4.4 本章小结74-76
• 第5章 全文总结与展望76-78
• 5.1 全文总结76-77
• 5.2 工作展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 学术论文和科研成果目录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 许乐平,殷佩海;扫气箱喷水加湿改善船用四冲程柴油机排放性能的实验研究[J];大连海事大学学报;2003年01期

2 石田正弦,云生;通过进气道喷水降低柴油机NO_X排放[J];国外内燃机车;1999年01期

3 刘瑞;孙强;平涛;胡必柱;;进气加湿结合米勒循环降低船用中速柴油机NO_x排放的研究[J];柴油机;2013年05期

4 吕林,姚光荣,温苗苗;利用水降低柴油机NO_x排放研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2004年02期

5 王忠俊,田期明,姚光荣;进气道喷水降低NO_x排放研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2004年04期

6 昝世超;商允恒;肖飚;王博;刘桂芳;马金平;;高压喷雾加湿的分析和应用[J];制冷与空调;2006年02期

本文编号：953926