5kW风暖加热器结构设计及燃烧实验
发布时间：2021-01-23 03:28
我国北方地区冬季寒冷而漫长,长途货运车在驾驶中通常需要在打开汽车空调的同时辅助使用燃油风暖加热器来提高驾驶室温度,保证驾驶员行车舒适性。但是现有国产风暖加热器燃烧室设计简单、拆装更换零部件困难,随着使用次数增多燃烧效果逐渐恶化,通常使用一个冬季就因为积碳等问题导致排放黑烟现象明显、热风温度不足等问题;而进口风暖加热器价格高昂,性价比较低。因此,设计研发一款新的风暖加热器具有明显的实际意义。本文分析了现有风暖加热器的研究现状,结合微型燃气轮机燃烧室基本原理与设计方法,采用逆流进气的布置,设计了旋流雾化集成头部、火焰筒、机匣、封头、尾部端盖、换热器、外壳等一系列配套结构,搭建了风暖加热器整机实验系统和用于火焰观察的看火系统。在前期设计完成后,主要进行了以下三个方面的深入研究:（一）基于整体设计结构,对比不同旋流器结构参数的冷态条件数值模拟,对比分析旋流孔偏心距、旋流孔数、旋流器扩压段高度对于流场速度不均匀系数、各区段空气量分配、轴线上速度、回流区位置的影响。考虑到要使燃烧室内燃气流通顺畅、避免火焰筒被烧蚀、避免喷嘴部分及雾化网被烧蚀,最后选定旋流器偏心距介于3.5-5.5mm、旋流孔数为8...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
哈尔滨地区累年月极端温度统计
平均温度达到-17.6℃[1]（见图 1-1 和图 1-2）。每年 12 月~2 月在室外停放的汽车，有相当数量由于低温导致电瓶电压低，不足以保证发动机正常工作，造成汽车不能发动，无法使用。同时，随着汽车产业的持续发展，我国的机动车保有量及机动车新注册量都在不断上涨，截止到 2017 年，全国机动车保有量首次突破 3 亿辆，其中汽车达 2 亿辆(见图 1-3)，载货汽车保有量达 2229 万辆[2]，季度增长量均创历史新高。图 1-1 哈尔滨地区累年月极端温度统计
图 1-3 近五年我国机动车新注册登记情况[2]我国国产的大型牵引货车普遍存在车载热风系统供热量不足的问题，在冬季使用过程中，驾驶室温度过低，不能维持驾驶室处于适宜的温度，往往需要加装辅助燃油加热器。这类加热器一般分为燃烧室和换热器两部分，车载燃油在燃烧室内与风扇送入的空气进行燃烧反应，产生的高温烟气流经换热器与换热器另一侧的冷空气进行热交换，加热后的空气送入驾驶室，从而达到提高驾驶室温度的目的。本文通过结合微型燃气轮机燃烧室的基本结构特征、自主设计研发驻车加热器，在提高驾驶室温度的同时，满足：a) 减小加热器几何尺寸，便于车内安装，节约加工材料；b) 改善加热器结构设计，使其易于拆装、更换易坏部件；c) 空气与燃气逆流布置、预热助燃空气，利于机器点火；d) 优化头部雾化网结构、旋流器的设计，提高燃烧性能；e) 分析燃尽条件、污染物排放条件、火焰可视化特性，寻找最优设计工况点，提高燃烧效率、降低污染物排放、维持火焰稳定性、避免火焰贴壁。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Matlab的火焰图像着火点位置探测方法[J]. 杨狄赛. 机电技术. 2016(02)
[2]基于WALLFILM模型的挥发雾化式燃烧器雾化系统的研究与改进[J]. 徐文,冯伟东,李国莹. 河北农机. 2016(02)
[3]挥发雾化式燃油加热器雾化系统积碳问题的研究[J]. 冯伟东,徐文,李国莹. 河北农机. 2016(01)
[4]小型蒸发式车用燃油加热器旋流进气燃烧室性能研究[J]. 郝芳子,刘康,毛华永,陆辰,晋世强,孟令褔. 内燃机与动力装置. 2015(05)
[5]蒸发式车用燃油加热器旋流进气试验研究[J]. 魏兴,郝芳子,刘康,毛华永,赵书明,晋世强,王志国. 现代车用动力. 2014(04)
[6]合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟[J]. 曹常青,付忠广,卢可. 中国电力. 2014(02)
[7]基于AMESim的轻型客车采暖系统的改进[J]. 曹皇亲,张炳力,邓晓峰,李霞. 汽车工程学报. 2013(05)
[8]亮背景下基于图像提取火源振荡频率研究[J]. 李培铭,毛少华,刘辉,王俊新,李元洲. 中国舰船研究. 2013(03)
[9]喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟[J]. 毛华永,潘世艳,王大鹏,王大海,郝胜兵. 内燃机. 2009(05)
[10]车用汽油机燃油空气加热器试验[J]. 姚春德,杨广峰,倪培永,徐元利,冉勇. 中国公路学报. 2009(01)
硕士论文
[1]重型柴油机预热器优化分析[D]. 邵元征.吉林大学 2016
[2]微型燃气轮机燃烧室的设计与优化[D]. 杨牧歌.哈尔滨工业大学 2016
[3]燃烧火焰稳定性研究[D]. 徐艳冰.浙江大学 2014
[4]驻车加热器在商用车上的应用及试验研究[D]. 晋世强.山东大学 2013
[5]蒸发式车用燃油加热器的数值模拟与试验研究[D]. 郭彬.山东大学 2012
本文编号：2994459
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
哈尔滨地区累年月极端温度统计
平均温度达到-17.6℃[1]（见图 1-1 和图 1-2）。每年 12 月~2 月在室外停放的汽车，有相当数量由于低温导致电瓶电压低，不足以保证发动机正常工作，造成汽车不能发动，无法使用。同时，随着汽车产业的持续发展，我国的机动车保有量及机动车新注册量都在不断上涨，截止到 2017 年，全国机动车保有量首次突破 3 亿辆，其中汽车达 2 亿辆(见图 1-3)，载货汽车保有量达 2229 万辆[2]，季度增长量均创历史新高。图 1-1 哈尔滨地区累年月极端温度统计
图 1-3 近五年我国机动车新注册登记情况[2]我国国产的大型牵引货车普遍存在车载热风系统供热量不足的问题，在冬季使用过程中，驾驶室温度过低，不能维持驾驶室处于适宜的温度，往往需要加装辅助燃油加热器。这类加热器一般分为燃烧室和换热器两部分，车载燃油在燃烧室内与风扇送入的空气进行燃烧反应，产生的高温烟气流经换热器与换热器另一侧的冷空气进行热交换，加热后的空气送入驾驶室，从而达到提高驾驶室温度的目的。本文通过结合微型燃气轮机燃烧室的基本结构特征、自主设计研发驻车加热器，在提高驾驶室温度的同时，满足：a) 减小加热器几何尺寸，便于车内安装，节约加工材料；b) 改善加热器结构设计，使其易于拆装、更换易坏部件；c) 空气与燃气逆流布置、预热助燃空气，利于机器点火；d) 优化头部雾化网结构、旋流器的设计，提高燃烧性能；e) 分析燃尽条件、污染物排放条件、火焰可视化特性，寻找最优设计工况点，提高燃烧效率、降低污染物排放、维持火焰稳定性、避免火焰贴壁。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Matlab的火焰图像着火点位置探测方法[J]. 杨狄赛. 机电技术. 2016(02)
[2]基于WALLFILM模型的挥发雾化式燃烧器雾化系统的研究与改进[J]. 徐文,冯伟东,李国莹. 河北农机. 2016(02)
[3]挥发雾化式燃油加热器雾化系统积碳问题的研究[J]. 冯伟东,徐文,李国莹. 河北农机. 2016(01)
[4]小型蒸发式车用燃油加热器旋流进气燃烧室性能研究[J]. 郝芳子,刘康,毛华永,陆辰,晋世强,孟令褔. 内燃机与动力装置. 2015(05)
[5]蒸发式车用燃油加热器旋流进气试验研究[J]. 魏兴,郝芳子,刘康,毛华永,赵书明,晋世强,王志国. 现代车用动力. 2014(04)
[6]合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟[J]. 曹常青,付忠广,卢可. 中国电力. 2014(02)
[7]基于AMESim的轻型客车采暖系统的改进[J]. 曹皇亲,张炳力,邓晓峰,李霞. 汽车工程学报. 2013(05)
[8]亮背景下基于图像提取火源振荡频率研究[J]. 李培铭,毛少华,刘辉,王俊新,李元洲. 中国舰船研究. 2013(03)
[9]喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟[J]. 毛华永,潘世艳,王大鹏,王大海,郝胜兵. 内燃机. 2009(05)
[10]车用汽油机燃油空气加热器试验[J]. 姚春德,杨广峰,倪培永,徐元利,冉勇. 中国公路学报. 2009(01)
硕士论文
[1]重型柴油机预热器优化分析[D]. 邵元征.吉林大学 2016
[2]微型燃气轮机燃烧室的设计与优化[D]. 杨牧歌.哈尔滨工业大学 2016
[3]燃烧火焰稳定性研究[D]. 徐艳冰.浙江大学 2014
[4]驻车加热器在商用车上的应用及试验研究[D]. 晋世强.山东大学 2013
[5]蒸发式车用燃油加热器的数值模拟与试验研究[D]. 郭彬.山东大学 2012
本文编号：2994459
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