重型柴油机预热器优化分析

发布时间：2017-10-20 19:25

  本文关键词：重型柴油机预热器优化分析

  更多相关文章： 燃油预热器 扰流板 柴油 乘员舒适性

【摘要】：在北方寒冷地区车辆冷启动(尤其是重型车)问题非常突出,例如启动不了、污染物排放过多等。车用预热器作为改善发动机冷启动的主要技术手段,逐渐被广泛应用。本文通过理论分析、实验研究和数值模拟,针对重型车预热器的结构特性、燃烧特性、流动特性以及取暖特性进行研究。首先对原重型车燃油预热器工作原理进行了分析,分析得出其工作过程涉及到燃料和空气的混合燃烧以及高温燃气与外部冷却液之间的流动传热,因此结合化学动力学理论以及传热传质理论等相关理论分析,明确在CFD模拟分析所需要计算的边界条件,同时为下文的新、原预热器仿真分析对比以及结构对比提供理论基础。其次,本文通过设计搭建燃油预热器台架实验,获得了CFD仿真分析所需要的边界条件,同时获得燃油预热器理论分析中所需要的计算数据,例如环境温度、预热器尾气成分、尾气温度和进出口水温等。并通过英国BS845标准,计算了新、原预热器的燃烧效率和换热效率,并进行了结构对比分析,提出了结构对预热器效率提高的重要性。同时,对新燃油预热器进行了仿真,并通过对预热器的流动特性、燃烧特性进行分析,提出了新燃油预热器的结构改进与设计的方向,并将实验结果与模拟结果进行对比,计算了模拟误差。然后,本文通过在燃烧室内增加扰流板来改进燃油预热器结构,达到提高燃油预热器效率的目的,并提出了两个决定扰流板特性的参数,即扰流板缩口直径以及扰流板距换热筒底部距离。通过CFD仿真分析可知,当扰流板缩口直径为70mm、扰流板距换热筒底部距离为80mm时,其出口水温将提高2.62℃,燃油预热器效率达到最大改善。本文通过研究文献发现,当柴油温度提高到56℃-75℃,其耗油量将会减少5%-6%。故本文设计了一套供油管路预热装置,即利用燃油预热器冷却液来预热供油管路,并通过理论计算以及模拟分析得出证实此方案的合理性。最后,本文讨论了燃油预热器对乘员舒适性的影响,并设计了一套利用燃油预热器对乘员舱、驾驶舱以及发动机的取暖策略,并进行了实车安装以及控制系统的开发。同时,本文对所设计的加温措施,进行了CFD仿真分析,并对原车加温系统进行了实验分析,通过仿真与实验发现,本文所设计的乘员加温措施,能够大幅度提高乘员的舒适性。
【关键词】：燃油预热器 扰流板 柴油 乘员舒适性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-14
• 1.1.1 课题研究背景11-12
• 1.1.2 课题研究意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 目前研究缺陷17-19
• 第2章 车用预热器理论分析19-33
• 2.1 燃烧过程分析19-24
• 2.1.1 空气流量19-20
• 2.1.2 燃烧机理20-21
• 2.1.3 燃烧温度21-23
• 2.1.4 化学反应速率23-24
• 2.2 传热传质分析24-30
• 2.2.1 热传导24-25
• 2.2.2 对流换热25-27
• 2.2.3 传热系数27-29
• 2.2.4 热辐射29-30
• 2.3 本章小结30-33
• 第3章 预热器燃烧与传热特性分析33-53
• 3.1 新原预热器传热与燃烧特性实验分析33-42
• 3.1.1 预热器台架实验33-36
• 3.1.2 新预热器燃烧与传热特性36-41
• 3.1.3 原预热器燃烧与传热特性41-42
• 3.2 新原燃油预热器对比分析42-44
• 3.2.1 新原燃油预热器特性分析42-43
• 3.2.2 新原燃油预热器结构分析43-44
• 3.3 燃油预热器燃烧特性与流动特性仿真分析44-51
• 3.3.1 机理选定45-46
• 3.3.2 新燃油预热器燃烧特性与流动特性仿真分析46-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第4章 新燃油预热器结构优化与设计53-71
• 4.1 新燃油预热器结构缺陷53
• 4.2 燃烧室结构改进53-64
• 4.2.1 扰流板缩口直径对预热器效率的影响54-59
• 4.2.2 扰流板距换热筒底部距离对预热器效率影响59-64
• 4.3 供油管路结构设计64-70
• 4.3.1 冷却液预热供油管路65-66
• 4.3.2 冷却液预热供油管路理论计算66-68
• 4.3.3 冷却液预热供油管路仿真分析68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 重型车新原预热器采暖系统设计71-85
• 5.1 原燃油预热器采暖系统71-74
• 5.1.1 原燃油预热器采暖系统工作原理71-72
• 5.1.2 原燃油预热器取暖系统存在的问题72-74
• 5.2 燃油预热器安装及取暖管路设计74-78
• 5.3 预热器取暖特性实验分析78-84
• 5.3.1 原燃油预热器取暖管路采暖特性79-82
• 5.3.2 新燃油预热器取暖管路采暖特性仿真分析82-83
• 5.3.3 新、原燃油预热器取暖管路采暖特性对比分析83-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第6章 工作总结与展望85-89
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 创新点86-87
• 6.3 工作展望87-89
• 参考文献89-93
• 作者简介及科研成果93-95
• 致谢95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李彤;;“泾阳型”立筒预热器窑通过省级鉴定[J];建材工业信息;1985年19期

2 ;我国第一条五级预热器窑外分解生产线通过部级鉴定[J];中国建材;1986年05期

3 赵正一;黄南樾;刘长生;;绥化五级预热器窑外分解的三个特点[J];建筑材料科学研究院院刊;1986年04期

4 徐德龙;陈惠霞;;粉体预热器热效率的理论研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);1986年04期

5 火星;;预热器的优越系数[J];工业炉;1989年01期

6 ;工业窑炉的预热器[J];节能;1989年08期

7 王林;试论立筒预热器的技术改造[J];云南建材;1992年01期

8 戴泉根,张学洪;420T/h炉高层预热器管箱更换构思与实践[J];水利电力劳动保护;1995年01期

9 傅广杰 ,刘洪江;介绍两种预热器清堵的方法[J];建材工业信息;1996年07期

10 肖朝全;;宝钢二号高炉易地大修工程预热器安装施工[J];山西建筑;2009年30期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 刘顾全;;某200MW亚临界锅炉管式预热器支承梁在偏心荷载作用下的结构设计[A];中国钢结构协会锅炉钢结构分会第十三届年会论文集[C];2012年

2 曹海波;朱新立;张珂;;姚孟#4炉预热器改造经济性分析[A];全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集（上册）[C];2007年

3 潘爵芬;;预热器最高预热温度的探讨[A];1997中国钢铁年会论文集（上）[C];1997年

4 刘学法;;对单管预热器料浆管道翻面使用的探讨[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

5 吴朗;戚明浩;;淮北电厂5号炉预热器换型改造后的节能减排效果分析[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

6 魏山根;;白灰工程砌筑技术施工方案(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

7 李顺;尹越;游启枝;;水泥窑尾预热器塔架优化设计研究[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年

8 周善炳;陈长娥;郑娟;;高效、紧凑的果汁浓缩预热器[A];'94全国果蔬、饮料加工技术学术交流会论文集[C];1994年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 李胜永;哈锅预热器：节能环保大显身手[N];中国电力报;2012年

2 通讯员 王玉明;吉林石化化肥厂改造预热器节水又节汽[N];中国石油报;2009年

3 林宗寿;预分解窑预热器堵料的原因(中)[N];中国建材报;2009年

4 晓平;如何处理预热器壳体发红[N];中国建材报;2009年

5 邱慧玲　记者 薛婧 韩丽平;哈锅第五代预热器研制成功[N];黑龙江日报;2010年

6 本报记者 李胜永;哈锅预热器节能减排异军突起[N];中国电力报;2010年

7 本报记者 李胜永;解析哈锅预热器典型案例[N];中国电力报;2010年

8 邱慧玲　记者 王振红;哈锅第五代预热器研制成功[N];黑龙江经济报;2010年

9 林宗寿;影响二氧化硫排放的主要因素有哪些[N];中国建材报;2010年

10 记者 李胜永　通讯员 邱慧玲;哈锅预热器将锅炉热效率提高近一个百分点[N];中国电力报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 邵元征;重型柴油机预热器优化分析[D];吉林大学;2016年

2 贾洪涛;重型车用预热器燃烧特性研究[D];吉林大学;2014年

3 张鹏;寒冷地区汽车预热器的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 韩宇;预热器公司财务会计由母公司代管的问题与对策研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 宋振红;基于ARM的旋风预热器控制系统研究[D];武汉理工大学;2010年

6 李波;旋风预热器热态流场数值模拟研究[D];武汉理工大学;2008年

7 何慕春;电厂锅炉排烟深度冷却的研究[D];东南大学;2004年

，

本文编号：1068910