汽车尾气的热能利用与净化装置设计研究

发布时间：2017-07-26 08:31

  本文关键词：汽车尾气的热能利用与净化装置设计研究

  更多相关文章： 噪声 尾气净化 消声器 等离子体 电晕放电

【摘要】：随着时代的进步,汽车已经成为了人们生活中不可缺少的部分。然而汽车行业的发展在给人类带来巨大利益的同时,却也在大量的消耗着能源,污染着我们的生存环境。故本文拟利用汽车尾气余热结合温差发电装置,回收汽车消耗的部分能源,并将该能源转化成电能供给具有净化功能的消声器,从而达到汽车节能减排的目的。首先,本文在课题组前期研究基础之上,总结第一代汽车尾气余热温差发电器的长处与不足,以提高发电功率为目标,设计了第二代汽车尾气余热温差发电器。该发电装置具有六面体的结构特点,且内部具有翅片涡旋结构,可增大气流扰流,进而提高了传热效率,提高了发电功率。其次,应用GT-POWER软件,以一款中小型车用发动机为研究对象,进行了该发动机排气噪声模拟仿真,仿真结果表明:该发动机在转速为3500至6000r/min之间噪声值较高,峰值噪声在110~124dB区间,高噪声值所对应的频率集中在180~200Hz之间,且随着转速的提高而增高。该仿真结果为后续的消声器结构设计提供了基础设计依据。第三,通过给定的发动机基本参数与前文的排气噪声模拟结果,设计与之相适应的消声器结构,该消声器采用扩张室和共振腔相结合的结构,可在最低限度影响发电机功率的前提下,消除中、高频率的发动机排气噪声。第四,采用电晕放电的方法,将等离子体尾气净化技术与消声器结合,利用等离子体的高能量,使汽车尾气中的有害成分的化学键断裂,分解成无害气体排放到空气中,以降低尾气中的污染物。第五,通过优化设计后,对汽车尾气余热温差发电器和具有净化功能的消声器进行了实物加工,并辅以各项试验验证。试验结果表明,本文所设计的汽车尾气余热温差发电器具有较高的发电效率,且其可以满足消声器的尾气净化所需供电要求;同时,本文所设计消声器的净化功能,主要受供电电压和发动机转速的影响较大。
【关键词】：噪声 尾气净化 消声器 等离子体 电晕放电
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4;X734.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景与目的10
• 1.2 国内外现状10-15
• 1.2.1 尾气余热温差发电装置国内外现状10-12
• 1.2.2 离子体净化汽车尾气的国内外现状12-14
• 1.2.3 汽车消声器尾气国内外现状14-15
• 1.3 研究思路与方法15
• 1.3.1 研究思路15
• 1.3.2 研究方法15
• 1.4 研究内容15-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 温差发电、净化及消声的基础理论分析18-28
• 2.1 汽车尾气余热发电应用技术原理18-21
• 2.1.1 塞贝克效应18-19
• 2.1.2 贝尔贴效应19
• 2.1.3 汤姆逊效应19-20
• 2.1.4 焦耳效应20
• 2.1.5 傅里叶效应20-21
• 2.1.6 开尔文关系式21
• 2.2 等离子体净化技术21-24
• 2.2.1 等离子体的基本理论21-22
• 2.2.2 等离子体的产生方法22-23
• 2.2.3 电晕放电理论基础23-24
• 2.3 汽车消声器24-27
• 2.3.1 消声器的分类及消声原理24-25
• 2.3.2 消声器的评价指标25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 车载尾气温差发电器结构设计及优化28-37
• 3.1 温差发电器的设计原则28
• 3.2 温差发电器的设计目的28-29
• 3.3 温差发电器的设计要求29
• 3.4 温差发电器结构的初步设计29-32
• 3.4.1 温差发电器热源30
• 3.4.2 温差发电器冷源30
• 3.4.3 温差发电器整体结构30-32
• 3.5 前期设计温差发电器的不足之处32
• 3.6 温差发电器结构的优化32-36
• 3.7 本章小结36-37
• 第四章 消声器的消声结构设计37-55
• 4.1 基于GT-POWER的某微车发动机排气噪声仿真37-49
• 4.1.1 GT软件简介37-39
• 4.1.2 发动机整机模型的搭建39-45
• 4.1.3 基于GT-POWER发动机整机模型校验45-46
• 4.1.4 基于GT-POWER的发动机排气噪声分析46-49
• 4.2 汽车消声器设计49-54
• 4.2.1 确定消声器的消声量49-50
• 4.2.2 消声器的外形参数计算50-52
• 4.2.3 各腔参数确定52-53
• 4.2.4 消声器排水设计53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 具有净化功能的消声器整体结构设计55-61
• 5.1 等离子体净化部分的设计55-58
• 5.1.1 放电形式选择55
• 5.1.2 放电电极的设计55-57
• 5.1.3 电源系统的选择57-58
• 5.2 净化消声器的设计与制作58-60
• 5.2.1 净化消声器的结构设计58-59
• 5.2.2 净化消声器的加工制作59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 具有净化功能的消声器减排性能的实验研究61-69
• 6.1 汽车尾气余热发电器的性能试验及分析61-63
• 6.1.1 试验目的与方法61
• 6.1.2 试验步骤61-62
• 6.1.3 实验结果与分析62-63
• 6.2 汽车尾气余热发电器的稳定供电性能试验及分析63-65
• 6.3 具有净化功能消声器的净化性能试验65-68
• 6.3.1 试验条件和步骤65
• 6.3.2 试验效果表征指标65
• 6.3.3 实验结果与分析65-68
• 6.4 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 总结的内容69
• 展望的内容69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附件76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;国外温差发电器及其能量转换元件研制介绍[J];仪表材料;1971年03期

2 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 黄志勇;吴知非;周世新;郑文波;;温差发电器及其在航天与核电领域的应用[A];第三届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2004年

2 黄志勇;吴知非;周世新;郑文波;;温差发电器及其在航天领域的应用[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术会议论文集[C];2005年

3 于书海;焦魁;杜青;尹燕;;温差发电器的性能分析及优化设计[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年

4 何为;王世学;;ZT值温度依存性对温差发电器热电性能的影响[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 信息产业部电子第十八研究所 王凤跃;温差发电走近我们[N];中国电子报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 于书海;温差发电器的特性分析及其基于发动机排气余热能回收利用的研究[D];天津大学;2014年

2 周泽广;温差发电器的传热特性及机理研究[D];华南理工大学;2013年

3 贾法龙;基于电化学技术的温差电材料和微型温差发电器制备及相关机理研究[D];天津大学;2006年

4 梁高卫;基于热电转换的铝电解槽侧壁余热发电研究[D];中南大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨素文;中低温温差发电器系统性能研究[D];重庆大学;2012年

2 张文才;高温温差发电器热应力及疲劳寿命研究[D];燕山大学;2015年

3 刘海燕;用于人体热量回收的表链式柔性温差发电器设计与制造[D];浙江大学;2016年

4 李琦;汽车尾气的热能利用与净化装置设计研究[D];华南理工大学;2016年

5 周子鹏;半导体温差发电装置的研制[D];河北工业大学;2008年

6 屈健;低温差下半导体温差发电器设计与性能研究[D];同济大学;2006年

7 崔红雨;半导体温差发电器控制与试验研究[D];华南理工大学;2012年

8 孙秀秀;内燃机高温废气余热大温差梯级回收二级温差发电器研究[D];天津大学;2014年

9 郑鼎;轻型客车内置式温差发电器热电特性的研究[D];华南理工大学;2011年

10 钱卫强;低品位热源半导体小温差发电器性能研究[D];大连理工大学;2006年

，

本文编号：575553