液化天然气（LNG）发动机汽化器的研究

【摘要】：现如今，能源问题和环境问题这两个全世界范围内的难题不断困扰着全人类。随着经济的不断发展，汽车保有量也在逐年上升，人们对石油资源的需求也在逐年上升。巨大的汽油、柴油的消耗使得环境问题也越来越突出，汽车排放的尾气使得雾霾加剧、全球变暖，与此同时，汽柴油的价格也在不断攀升，这使得人们迫切希望找到一种清洁的燃料来替代汽油和柴油。天然气是一种储量极其丰富、燃烧污染小的清洁燃料，人们对天然气也越来越重视，天然气汽车的应用也越来越广泛。本论文结合山西省科技重大专项项目“LNG液化天然气重型载货车”对LNG发动机燃料供给系统中汽化器这一关键部件进行了仿真研究，解决了汽化器与发动机冷却液的匹配问题，以及LNG发动机的冷起动困难的问题。 LNG发动机燃料供给系统主要有两大类形式，即气缸外供气和气缸内供气。目前，市场上大部分LNG汽车采用前者，在这种燃料供给方式中汽化器是将LNG从液态变为气态的一种重要装置。本文以进气道多点喷射这种缸外供气形式作为研究的基础，详细介绍了各个组成部分的结构及原理；介绍了FLUENT仿真的理论基础；对发动机正常工作状态下汽化器与冷却液流量的匹配进行了仿真，经过研究之后发现当发动机冷却液的温度为90℃、LNG入口处的温度为111K的时候，冷却液适宜的流量范围为6L m in～10L min；对发动机冷起动工况进行了研究，设计研究了一种新型电加热恒温控制汽化器，解决了汽车冷起动困难的问题。 【关键词】：LNG 燃料供给系统 汽化器 冷起动 恒温控制
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U464.174
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 能源与环境问题9
• 1.1.2 汽车问题9-11
• 1.2 国内外发展现状11-18
• 1.2.1 天然气汽车的研究及应用现状11-15
• 1.2.2 液化天然气作为车用燃料的优势15-16
• 1.2.3 天然气发动机燃料供给系统的研究及应用现状16-18
• 1.3 论文研究的主要内容18-21
• 第二章 LNG 发动机燃料供给系统的组成21-27
• 2.1 储液罐21-22
• 2.2 车用 LNG 汽化器22-24
• 2.3 减压阀24-25
• 2.4 喷气阀25-27
• 第三章 仿真的基本理论27-35
• 3.1 Fluent 简介27-29
• 3.2 基本守恒方程29-30
• 3.3 湍流模型30-31
• 3.4 多项流模型31-32
• 3.5 蒸发相变模型32
• 3.6 FLUENT 中的传热模拟32-33
• 3.7 FLUENT 的求解器设置33-35
• 第四章 汽化器与冷却系统匹配的仿真分析35-43
• 4.1 汽化器的建模35-36
• 4.2 网格的划分36-37
• 4.3 FLUENT 中条件的设置37-39
• 4.4 仿真的结果分析39-43
• 第五章 冷起动情况下汽化器的汽化研究43-63
• 5.1 发动机冷起动的研究43-46
• 5.2 恒温汽化器的开发46-63
• 5.2.1 系统工作原理46
• 5.2.2 系统的硬件设计46-57
• 5.2.3 系统的软件设计57-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 全文总结63
• 6.2 工作展望63-65
• 参考文献65-69
• 附录1 恒温汽化器加热控制系统原理图69-70
• 附录2 系统实物模型图70-71
• 致谢71-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73

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