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LNG汽车燃料系统与空调冷能利用

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附表索引

第1章 绪论

1.1 概述

1.1.1 LNG特性

1.1.2 LNG冷能利用

1.2 LNG汽车技术发展现状

1.2.1 国内LNG汽车技术发展现状

1.2.2 国外LNG汽车技术发展现状

1.3 LNG汽车燃料系统

1.3.1 LNG燃料优势

1.3.2 LNG汽车燃料系统原理

1.4 LNG冷能回收用于汽车

1.4.1 LNG冷能在汽车上的应用

1.4.2 LNG冷能回收用于汽车空调

1.5 本文工作及研究意义

1.5.1 本文工作

1.5.2 研究意义

第2章 LNG汽车燃料系统

2.1 LNG汽车燃料系统

2.2 LNG汽车燃料系统参数计算

2.2.1 LNG车载气瓶确定

2.2.2 发动机燃料流量计算

2.2.3 LNG汽车燃料系统的稳定供气

2.2.4 气瓶自增压气化量分析

2.3 LNG供气系统

2.3.1 管路直径

2.3.2 系统主要零部件

2.4 本章小结

第3章 LNG冷能回收用于汽车空调系统

3.1 LNG冷能回收汽车空调制冷系统建立

3.1.1 LNG汽车空调系统

3.1.2 空调低温送风系统

3.1.3 冰蓄冷系统

3.2 LNG汽车空调冷能利用计算

3.2.1 LNG汽车空调冷负荷

3.2.2 LNG汽车可回收冷能的理论分析

3.2.3 低温送风和蓄冷计算

3.3 空调制冷量调节

3.4 本章小结

第4章 应用ASPEN软件对系统流程进行优化

4.1 系统流程模拟计算

4.1.1 建立模拟流程图

4.1.2 物性方法选择和物流参数

4.1.3 模拟结果

4.2 流程优化

4.2.1 LNG汽车燃料系统优化

4.2.2 空调冷能利用系统优化

4.3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文目录

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摘要

液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效的能源,在当今社会越来越受到青睐,与之相关产业也得到了快速发展。其中LNG汽车(LNGV)因具有能量存储密度大、连续行驶里程长、安全性能高、负载轻等优势,引起了广泛关注和相关研究。LNG作为汽车燃料,需气化为气态天然气供发动机使用,该过程会释放大量冷能。若这部分冷能能够回收用于汽车空调,不仅可以降低发动机能耗,同时可以减少环境污染,具有良好的经济性和社会价值。本文设计了一套LNG汽车燃料系统,在此基础上设计了一套LNG汽车空调冷能利用系统。应用AspenPlus软件对两套系统进行流程模拟,结合理论计算,验证了系统的可行性,并对系统作了进一步的完善及优化。
  以12米宇通(ZK6128HGM)公交汽车作为研究对象,对LNG汽车燃料系统进行了相关参数计算。通过调研数据确定了LNG车载气瓶规格,根据汽车功率平衡方程推导出LNG燃料流量计算公式。考虑到车载LNG气瓶内液位下降引起供液动力不足,致发动机燃料无法稳定供给,提出了LNG车载气瓶稳定供气的条件,并建立了稳定供气过程中,空温式气化器气化量与发动机燃料流量的关系式。结果表明,自增压气化器气化量随气瓶内温度升高而增大,随气瓶内压力升高而减小,且减小趋势愈来愈来平缓,这些研究结果为完善LNG汽车燃料系统提供了基础。同时,完成了对LNG供气管路系统的计算。
  本文所建立LNG空调冷能利用系统包括LNG冷能回收系统、制冷系统、蓄冷系统、低温送风系统,是LNG汽车舒适性的重要保障之一。结合理论计算和经验估算法对12米宇通公交汽车夏季空调冷负荷进行了计算。分析了冷回收换热器换热量与LNG出口温度、车速的关系,以及低温送风系统中送风量与送风温度关系,进而提出了合理的低温送风量和蓄冷量。LNG汽车空调的冷负荷随汽车运行的工况不同而变化,因此保证空调制冷量的调节是非常重要的,通过简单分析影响空调冷能利用系统制冷量的因素,提出了相应调控方案。
  最后,应用AspenPlus软件对LNG汽车燃料系统和空调冷能利用系统进行了流程模拟。以自增压系统为单独流程进行优化模拟,所得低温送风量及新风量与理论分析结果相互验证。通过优化和灵敏度分析模块模拟了LNG汽车冷量回收汽车空调系统在稳态供气状态下的运行情况。本文设计的LNG燃料系统与空调冷能利用系统适用于LNGV,可以确保LNGV发动机燃料的正常供给,以及回收LNG气化的冷能用于汽车空调制冷,实现LNG汽车能量的充分合理利用,降低发动机能耗,具有较好的社会推广价值。

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