汽車(chē)尾氣熱能回收系統(tǒng)建模仿真分析

徐維錚 張水林 鄭衛(wèi)剛

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院， 湖北 武漢 430063)

汽車(chē)尾氣熱能回收系統(tǒng)建模仿真分析

徐維錚 張水林 鄭衛(wèi)剛

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院， 湖北 武漢 430063)

介紹了一種汽車(chē)尾氣熱能回收系統(tǒng)，利用Solidworks進(jìn)行了建模仿真分析，并利用 Fluent軟件對(duì)汽車(chē)尾氣管出口處的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了定性的仿真分析。

汽車(chē)尾氣； 余熱； 斜盤(pán)式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)； Solidworks仿真； Fluent仿真

0 前言

汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。中國(guó)汽車(chē)保有量不斷增長(zhǎng)，從2009年的6 280萬(wàn)輛增至2011年的10 578萬(wàn)輛，消耗的燃油約占國(guó)內(nèi)汽油總消耗量的80%以上，占柴油總消耗量的40%以上。到 2020 年中國(guó)汽車(chē)保有量預(yù)計(jì)超過(guò)2億輛，總?cè)加拖牧扛鼘⑸仙?.2～4億t。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，高功率、大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)層出不窮，車(chē)輛油耗不斷上升，節(jié)能減排在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中日益受到重視。目前發(fā)動(dòng)機(jī)熱回收技術(shù)主要有廢氣渦輪增壓、后接動(dòng)力循環(huán)做功、余熱溫差發(fā)電、余熱制冷或取暖等。本文介紹的一種汽車(chē)尾氣熱能回收系統(tǒng)對(duì)于節(jié)能和環(huán)境保護(hù)具有一定的實(shí)際意義。

1 汽車(chē)燃油能量消耗分布

現(xiàn)有的汽車(chē)多采用內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力，其工作時(shí)排出的氣體攜帶大量熱能。根據(jù)日產(chǎn)公司技術(shù)人員的研究，汽油燃燒產(chǎn)生的能量中最多僅有30%的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其中還有約5%的能量在摩擦和傳動(dòng)中被消耗，最后只有約25%的能量轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的動(dòng)力。剩下70%的能量通過(guò)尾氣排放等形式(30%的能量以散熱方式被消耗，剩下40%的能量隨尾氣排出)散失到大氣之中，詳見(jiàn)圖1。……