有机朗肯循环蒸发器对涡轮增压重型柴油机排气管背压的影响分析

有机朗肯循环蒸发器对涡轮增压重型柴油机排气管背压的影响分析

为了提高重型柴油机效率，降低燃油消耗，满足日益严格的排放法规的要求，废热回收技术正在引起越来越多的关注。

采用商业软件Ricardo WAVE研究了有机朗肯循环（ORC）蒸发器对V12涡轮增压重型柴油机排气管背压的影响。评估了3种不同的最新涡轮增压控制策略，以抵消发动机的泵气损失。涡轮机的安装方式分为3种：固定式涡轮机、废气门（WG）和可变几何涡轮机（VGT）。同时，为了增加发动机功率输出范围，回收未利用废气热量，对简化式尾管蒸发器和回流式尾管蒸发器两种不同布局ORC配置的稳态热力学性能进行了评估。考虑到人体健康和安全问题，评估了几种不同温度的工作流体余热回收。优化了如蒸发与冷凝压力、工作流体质量流量和循环温度等热力循环参数，以最大限度地提高制动比燃料消耗（BSFC）。从组合发动机-ORC系统效率的角度来看，可变几何涡轮增压器与用丙酮运行的回收循环进行组合，可提供最大的效益，将组合系统的制动比燃料消耗量降低了17.7～19.7g/kW·h，即降低了9.1%～10.2%，这主要取决于这种特殊ORC配置的相对较高的热和回收效率；在尺寸/经济问题上，与其它解决方案相比，所选的ORC系统对扩展机尺寸和一般系统尺寸的要求相对较低，但需要使用相对较大和昂贵的传热设备；从发动机的角度来看，VGT涡轮增压器是最佳的解决方案，可以使排气管承受更高的背压；从ORC的角度来看，考虑到蒸发器的布局，废热回收循环更利于提高其性能。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2017年第132期

作者：Constantine N.Michos et al

编译：谷盛丰