有機朗肯循環蒸發器對渦輪增壓重型柴油機排氣管背壓的影響分析

有機朗肯循環蒸發器對渦輪增壓重型柴油機排氣管背壓的影響分析

為了提高重型柴油機效率，降低燃油消耗，滿足日益嚴格的排放法規的要求，廢熱回收技術正在引起越來越多的關注。

采用商業軟件Ricardo WAVE研究了有機朗肯循環（ORC）蒸發器對V12渦輪增壓重型柴油機排氣管背壓的影響。評估了3種不同的最新渦輪增壓控制策略，以抵消發動機的泵氣損失。渦輪機的安裝方式分為3種：固定式渦輪機、廢氣門（WG）和可變幾何渦輪機（VGT）。同時，為了增加發動機功率輸出范圍，回收未利用廢氣熱量，對簡化式尾管蒸發器和回流式尾管蒸發器兩種不同布局ORC配置的穩態熱力學性能進行了評估。考慮到人體健康和安全問題，評估了幾種不同溫度的工作流體余熱回收。優化了如蒸發與冷凝壓力、工作流體質量流量和循環溫度等熱力循環參數，以最大限度地提高制動比燃料消耗（BSFC）。從組合發動機-ORC系統效率的角度來看，可變幾何渦輪增壓器與用丙酮運行的回收循環進行組合，可提供最大的效益，將組合系統的制動比燃料消耗量降低了17.7～19.7g/kW·h，即降低了9.1%～10.2%，這主要取決于這種特殊ORC配置的相對較高的熱和回收效率；在尺寸/經濟問題上，與其它解決方案相比，所選的ORC系統對擴展機尺寸和一般系統尺寸的要求相對較低，但需要使用相對較大和昂貴的傳熱設備；從發動機的角度來看，VGT渦輪增壓器是最佳的解決方案，可以使排氣管承受更高的背壓；從ORC的角度來看，考慮到蒸發器的布局，廢熱回收循環更利于提高其性能。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2017年第132期

作者：Constantine N.Michos et al

編譯：谷盛豐