一種用于內燃機超臨界有機朗肯循環廢熱回收系統的動態模型

近年來，用于內燃機（IC）發動機廢熱回收（WHR）的超臨界有機朗肯循環（ORC）的研究受到越來越多的關注，其目的是提高ORC和發動機的熱效率。在實時應用之前對超臨界ORC-WHR系統的仿真非常重要，因為系統中的高壓可能會影響部件的安全性和可用性。在ORC-WHR系統中，蒸發器是系統熱慣性的關鍵部件，因為該設備的熱傳導會影響系統的效率。由于流體在超臨界壓力下的熱物理性質取決于溫度，因此有必要考慮工作流體性質的變化。而有限體積（FV）離散化方法通常用于研究這些性質的變化。然而，穩態條件下蒸發器的FV模型不能用于預測循環受到瞬態熱源時的熱慣性。因此為了解決這一問題，本文開發出蒸發器的動態FV模型(概念見文中 Figure.1)，并與ORC-WHR系統中的其他部件集成在一起。本文還研究了瞬態熱源下ORC-WHR系統的穩定性、瞬態響應以及性能。

Figure 1.Conceptual two loopswasteheat recovery system.

本文介紹了超臨界ORCWHR系統的動態模型。其中蒸發器采用有限體積離散化技術進行建模。所開發的模型能夠描述ORC-WHR系統在超臨界壓力下的瞬態情況。本文還深入研究了該模型的穩定性和瞬態響應，研究結果表明，制冷劑的質量流量對蒸發器出口溫度有顯著影響，這是實時控制WHR系統的關鍵參數。此外，內燃機的二級回路ORC和二級廢熱回收系統具有減少ORC-WHR系統中高瞬態熱量輸入的潛力。