低沸点工质热力学性质的计算及其在船舶余热回收动力系统研究中的应用

本文利用Lee—Kesler方程和Martin—Hou(侯)方程计算低沸点工质的热力学性质,对五种低沸点工质的热力学性质进行了计算。并对船舶柴油机低沸点工质余热回收动力系统参数进行了优化计算,验证了计算方法及所编制的计算机程序的有效性。所编制的程序不仅可以用于能量回收系统的热力计算和系统参数的优选,还具备编制热力学性质表的功能。     

立方型状态方程预测氟利昂工质热力性质的研究

立方型状态方程具有型式简单，精度高等特点。本文以常用的立方型状态方程Ｒ－Ｋ－Ｓ，Ｐ－Ｒ和Ｐ－Ｔ方程对氟利昂纯工质和它们的混合工质的热力性质进行了大量的计算和分析研究，给出有价值的各种工质的方程参数及二元相互作用系数。研究结果表明：Ｐ－Ｔ方程具有比Ｒ－Ｋ－Ｓ和Ｐ－Ｒ方程更高的计算精度，利用它可以预测混合工质的热力性质及有助于进行新工质的寻找。     

立方型状态方程预测氟利昂工质热力性质的研究

立方型状态方程具有型式简单、精度高等特点。本文以常用的立方型状态方程 R-K-S、P-R 和 p-T 方程对氟利昂纯工质和它们的混合工质的热力性质进行了大量的计算和分析研究,给出了具有价值的各种工质的方程参数及二元相互作用系数。研究结果表明:B-T 方程具有比 R-K-S 和 P-R 方程更高的计算精度,利用它可以预测混合工质的热力性质及有助于进行新工质的寻找。     

新工质R125热力性质图表研制

根据MBWR状态方程及4个辅助方程式导出了新工质R125的其它热力性质计算方程,用Visual Basic语言编写了R125的热力计算程序和压焓图的绘图程序,计算结果与文献[1]给出的数据进行了比较,并给出了由计算结果编制的热力性质表与lgP-h图.     

湿燃气热力性质的计算方法

分析了HAT循环和STIG循环中的工质－湿燃气的组成 ;将湿燃气当做实际气体考虑,用两项维里方程的对比态形式建立了湿燃气的状态方程;利用状态方程和余函数修正法,对湿燃气的热力性质在理想气体的基础上进行了修正,使其热力性质较按理想气体计算时更加精确。该算法可以计算湿燃气在任意烃类燃料、任意注蒸汽比以及任意燃料系数条件下的热力性质。     

用CSD方程计算R290,R600,R600a,戊烷的热力性质

本文用ＣＳＤ方程计算了Ｒ２９０，Ｒ６００，Ｒ６００ａ戊烷的热力性质。这几种天然碳氢化合物的ＣＳＤ方程常数值可用于其混合工质的汽液相平衡计算。     

面向对象的燃气热力性质计算程序设计

为计算燃气的热力性质，根据燃料与空气燃烧的通用化学反应方程式，分析了燃气的基本特征，对燃气热力性质(内能、焓、比热等)的计算方法进行了改进，使该计算方法能适应不同地区、不同气候的空气含氧量差异对燃气成分的变化情况，利用面向对象程序设计思想，建立了C—H—O—N—S类型的燃料与空气完全燃烧生成燃气的热力性质计算模型的基本框架，并详细讨论了其内部实现过程。通过计算实例验证表明，此方法具有便捷、可靠、精度高的特点，其最大误差不超过0．34％。     

用HFC—32／HFC—125／HFC—134a替代HCFC—22的理论计算与分析

选用ＣＳＤ状态方程，合适的混合法测及其相互作用系数，对替代ＨＣＦＣ－２２的三元混合工质ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１２５／ＨＦＣ－１３４ａ进行了热力性质计算，误差分析表明计算结果达到一定的精度，在此基础上进行了理论循环计算、分析和比较，所有计算均编制程序在计算机上进行。     

湿空气热力性质计算方法: 173～647 K

为了在更大的温度、压力范围内准确计算热力循环的工质--湿空气的热力性质参数,采用维里状态方程的半经验模型建立湿空气热力性质参数的数学模型.计算方法融合了最新的研究进展,包括：维里系数计算方法,水蒸气饱和蒸气压最新计算式,国际水和水蒸气协会（IAPWS）发布的比焓、比熵和比体积等的计算方法,最新的干空气和水蒸气摩尔质量与气体常数等.阐明了173～647 K湿空气的热力性质计算方法,计算结果与文献［7,8,17,18］的研究结果比较可得,比焓的最大误差为1.10%,比熵的最大误差为3.5%,比体积的最大误差为1.89%.     

对臭氧层无破坏的空调器工质研究

对７种纯工质、７种非共沸混合工质空调器在标准工况下的性能进行了计算分析，通过筛选比较，认为Ｒ３２／Ｒ１３４ａ和Ｒ３２／Ｒ１３４有可能成为臭氧层无破坏的和温室效应可以接受的Ｒ２２的替代工质。     

一种改善船用柴油机性能的热力循环

为了改善涡轮增压柴油机的性能,本文提出了一种向缸内喷射不同工质的热力循环,建立了该循环的数学模型,推导了性能指标的计算式,给出了各种喷射参数与性能指标的关系,从理论上证明了该循环的性能得到了改善。研究表明,当柴油机的负荷较高时喷射液态工质,可以降低机械负荷和热负荷,减少NOx的排放;负荷较低时喷射气态助燃剂,可提高增压压力,改善低负荷性能。这种循环有助于提高压缩比,从而进一步改善涡轮增压柴油机的性能,较适用于船用高增压柴油机。     

F912Q柴油机喷油、燃烧、排放的多维仿真研究

利用KIVA-3V程序对F912Q风冷、直喷柴油机进行了仿真研究.仿真计算采用三维网络结构,计算区域包括进气道、进气阀、气缸、排气阀、排气道.仿真计算得到的缸内压力-时间曲线和排气污染物各成份分别与试验数据进行了对比,结果表明仿真计算可以较好地再现实际的发动机工作过程.在此基础上,利用KIVA-3V程序研究了涡流强度以及喷雾锥角对燃油喷射、蒸发和油气混合过程的影响.仿真结果表明:通过适当加大涡流比可以显著促进燃油蒸发和油气混合过程;喷雾锥角对发动机蒸发和燃烧过程有显著的影响,存在一个最佳的喷雾锥角使上述过程达到最优.     

涡流比对直喷式柴油机缸内湍流流动规律的影响

用三维数值模拟的方法研究了不同涡流比下直喷式柴油机缸内湍流流动的规律。涡流比变化时 ,燃烧室内的湍动能、流场结构及温度分布有很大的差异。本文给出了涡流比对湍动能、流场结构和温度分布变化规律的影响。     

并联式气动-柴油混合动力可行性研究

为预测并联式气动-柴油混合动力发动机的性能,判断其可行性,建立了该混合动力发动机的工作过程理论模型并进行了数值仿真研究.结果表明,这种形式的混合动力发动机能实现其设计目的,即回收利用柴油缸排气废热以提升气动缸性能.在不对柴油缸工作造成明显负面影响的情况下,混合动力气动缸的动力性与经济性较纯气动缸均有较大幅度的改善.对整个系统而言,提高了能量利用率,减少了对矿物燃料的消耗.与纯气动缸的情况相似,混合动力发动机中气动缸在低转速、高负荷的工况下也有较好的性能,但可以避免纯气动缸在高转速工况下性能急剧恶化的现象.原理性论证实验的结果也证明了该混合动力的可行性.     

四气门柴油机进气道开发中CAD/CFD的应用

柴油机进气道的开发是缸盖设计的重要组成部分，本文对气道的开发流程及需要注意的技术问题展开了讨论，介绍了曲面造型和流体计算在气道开发中的应用．并据此流程开发了某四气门柴油机进气道的模型．     

Electronically Controlling the System of Preheating Intake Air by Flame for Diesel Engine Cold－Start

In order to improve the cold-start performance of heavy duty diesel engine, electronically controlling the preheating of intake air by flame was researched. According to simulation and thermodynamic analysis about the partial working processes of the diesel engine, the amount of heat energy, enough to make the fuel self-ignite at the end of compression process at different temperatures of coolant and intake-air, was calculated. Several HY20 preheating plugs were used to heat up the intake air. Meanwhile, an electronic control system based on 8 bit mi-cro-controller unit (MCS-8031) was designed to automatically control the process of heating intake air. According to the various temperatures of coolant and ambient air, one plug or two plugs can automatically be selected to heat intake air. The demo experiment validated that the total system could operate successfully and achieve the sched-uled function.     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.     

Numerical simulation and optimization of the cylinder head water jacket based on the two-phase flow boiling heat transfer

Boiling heat transfer and the controllability of the thermal load of the cylinder head were studied. The thermodynamic phase change characteristics of the cylinder head coolant were considered and the mass, momentum and energy transfers between two phases were calculated with the interface transfer sub-models by using the computational fluid dynamics software CFX. Results showed that compared with the single-phase flow without considering the boiling heat transfer, the sub-cooled boiling heat transfer of the cylinder head was greatly increased. According to the results of the numerical simulation, an optimized structure of the water jacket was proposed. Finally, temperature and velocity of coolant, diameter of flow passage and mean bubble diameter that influences sub-cooled boiling were studied using the orthogonal experiment method.     

双燃料发动机燃烧过程的模拟

本文建立了用于描述双燃料发动机中气体燃料燃烧过程的气相反应理论体系，结合引燃油的多区燃烧模型和辐射传热计算，实现了对双燃料发动机燃烧过程的模拟．通过对一单缸四冲程直喷柴油机上台架性能的实测比较，预测精度完全符合工程需要．