冷却液温度对柴油机热功转换效率的影响

以热力学第一定律为基础,分析了柴油机热功转换的机制,在此基础上建立了基于GT-Suite软件的仿真模型,实现了冷却系统与发动机的耦合仿真。设计并进行了DEUTZ TCD8V2015型柴油机的热平衡试验,对仿真模型进行了校核。利用所建立的分析手段,研究了冷却液温度变化对柴油机热功转换过程的影响,得出了发动机性能及缸内传热随冷却液温度的变化趋势。结果表明柴油机中小负荷时冷却液温度变化对热功转换效率影响较大,冷却液温度每升高20℃,热功转换效率增加2%～3%。

自然吸气式汽油机热功转换效率影响因素的共性规律

为提高车用汽油机的热功转换效率和能力,对其影响因素进行了研究.针对某款典型车用汽油机进行台架试验,实测各种影响汽油机缸内工作过程的参数.通过对实测数据进行交叉对比,总结得出一些共性规律：燃烧效率是过量空气系数的单值/线性函数;50％燃烧点位置与最高爆发压力位置呈近似线性关系,后者稍微滞后于前者,且随着转速的增大,这两个点逐渐靠近;点火提前角与50％燃烧点位置呈近似线性关系（斜率为负）;高压循环指示热效率峰值出现在50％燃烧点,位于上止点后6～10°CA处;高压循环指示平均压力主要受进气参数的影响,缸内过程的影响处于次要地位.

废气再循环对车用汽油机热功转换过程的影响

为提高车用汽油机部分负荷下的燃油经济性,探讨了废气再循环(EGR)对汽油机热功转换过程的影响。基于某款汽油机的性能试验数据,搭建并标定其仿真模型,研究了多种部分负荷工况下EGR对汽油机性能的影响。结果表明:就换气循环而言,随着EGR率的增大,进气压力增大,泵气平均有效压力(PMEP)减小,未冷却的EGR对PMEP减小的幅度更大;就高压循环而言,燃烧温度下降导致传热损失下降,从而使高压循环热效率增加。由缸内热平衡分析可知,有效热效率的提高主要依赖于缸内传热损失的减小,其次才是泵气损失的减小。在1 300r/min、0.295MPa时,采用20%的EGR率可以使有效热效率提升4.5%。

熵产最小化理论在传热和热功转换优化中的应用探讨

针对传热和热功转换系统的优化设计,分析了熵产最小化理论的优化方向和适用条件.熵产直接度量系统可用能或做功能力的损失,因此熵产最小化理论的优化方向为将系统可用能或做功能力的损失降到最低,从而使系统保有最大的做功能力.然而,在工程应用中,设计目标各有不同.因此,并非所有设计目标均能与熵产最小化的设计方向一致,这就使得熵产最小化并不总是与优化目标相关联.针对传热速率、输出功率等可与熵产建立关联的优化目标,讨论了熵产最小化理论的适用条件.当这些条件不能得到满足时,最小熵产并不一定对应最优性能.对一维传热过程、换热器等传热系统和以输出功率、热功转换效率、热经济性能等为优化目标的热功转换过程进行了分析,结果验证了理论分析所得的结论.

瞬变工况下残余废气系数对车用汽油机热功转换过程的影响

基于动态压力实测与数值计算相结合的方法，对一台乘用车汽油机瞬变过程进行连续检测，得出车用汽油机瞬变工况下残余废气系数（RGF）的变化范围、变化规律和影响因素。通过分析RGF与汽油机运行参数的内在联系，揭示了RGF对汽油机瞬变状态下热功转换过程的影响。结果表明，在瞬变工况下，转速的增加引发新鲜充量的增加和RGF的下降。转速变化时，RGF在4％～30％范围内变化；在大多数工作循环内，RGF介于16％～20％之间。RGF主要受进气压力的影响，气门正时的调节作用相对较小。在低负荷时，RGF较大且点火提前角变化范围较大，引起较大的燃烧循环变动，从而导致指示平均有效压力和指示热效率波动较大。在点火提前角固定时（进气压力为0．05MPa），指示热效率随RGF的增大而稍有下降。本研究为改善车用汽油机瞬变工况性能提供依据。

路试状态汽油机缸内热功转换过程性能及影响因素的检测与分析

提出一种能对整车实际路试工况下汽油机的多项运行及性能参数进行连续检测与诊断的方法,应用于某车辆的实际路试工况,获得汽油机瞬态参数,并对该样机进行系统的稳态台架试验。研究结果表明:无论是台架稳定工况还是实车瞬变工况,汽油机缸内热功转换效率主要与50%放热量的位置以及过量空气系数相关;当50%放热量的位置出现在上止点后10°左右(高速略早、低速略晚)时,高压循环热效率达到峰值;而影响50%放热量的位置有点火提前角、转速、负荷、缸内残余废气系数和过量空气系数等参数;该样机标定时由于对缸内残余废气系数的变化缺乏了解,瞬变工况下的过量空气系数与理想值有偏差,从而影响实际热效率;某些过渡工况下点火提前角变化异常,导致热效率偏离理想值。

汽油HCCI发动机燃油预燃烧(FPC)过程的热功转换研究

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是控制着火时刻和扩展负荷范围。在缸内直喷汽油机上利用负阀重叠(NVO)期间缸内预燃烧可以实现HCCI着火时刻控制和低负荷范围拓展。通过对预喷时刻、预喷油量以及NVO阶段氧的体积分数系统研究,分析了缸内燃油预燃烧热功转换过程及其对主燃烧过程的影响规律。结果表明:NVO阶段喷射的燃油在高温废气中发生的预燃烧是一种特殊的热功转换过程;燃烧放出的热量一部分转换成有效功,一部分加热缸内残余废气,提高了换气过程中平均压力,减少了泵气损失;预燃烧阶段放出的最大热量与NVO阶段废气中氧的体积分数有关,而相同氧的体积分数条件下放热量由此阶段燃油喷射时刻以及喷射量决定;预燃烧阶段的放热量直接影响主燃烧过程的燃烧相位从而影响循环指示效率。

甲醇—动力联产系统热功转换过程分析

在联产系统能量和物质转换过程模拟和分析的基础上,重点研究了热功转换过程及其与甲醇合成过程的相互影响。得到部分联产率对系统输出功、甲醇合成压缩机牦功、甲醇产量、合成塔副产蒸汽的影响。并对比了动力独立生产系统和部分联产系统供电效率。

柴油机热功转换过程故障诊断方法研究

针对柴油机故障诊断问题中,某型号柴油机故障样本过少的问题,提出了基于提取仿真故障征兆的诊断方法。使用AVL BOOST软件对柴油机工作过程进行故障仿真,提取故障热力参数敏感度,根据仿真结果,以该型号柴油机的故障样本参数建立故障征兆集合,根据征兆集合设计柴油机故障诊断系统。通过故障试验验证模型的可靠性和此诊断方法的可行性。试验结果表明,该方法可行。

复叠式热功转换制热系统的性能分析

通过搭建复叠式热功转换制热系统的实验平台,研究分析不同的运行工况对系统性能的影响,实验结果表明:当在系统允许的运行工况范围之内,随废水侧进口温度升高,系统能效比COP先增加后减小。当废水侧进口温度为66℃时,系统性能达到最优化。随清水侧进口温度的增加,系统能效比COP呈现减小的趋势。当清水侧进口温度为20℃时,系统性能达到最优化。随废水侧进口流量升高,系统能效比COP先增加后减小。当废水侧进口温度为17 m3/h时,系统性能达到最优化。随清水侧进口流量的增加,系统能效比COP呈现减小的趋势。当清水侧进口温度为10 m3/h时,系统性能达到最优化。且在上述工况下系统能效比COP最大可达到11.9。

简析几种情形下摩擦力的功及热功转换

简析几种情形下摩擦力的功及热功转换李彦林关于摩擦力是否做功和其做功过程中有无热和功之间的转换问题，是一个很容易被搞混淆的问题。有时候，当我们一提起摩擦力做功，就有人认为一定是做负功，而一提起静摩擦力，就认为不做功；而当说摩擦力做功后，就又立刻认为一定...

从热功转换效率角度分析纯压缩空气驱动汽车的实用性

结合大学物理热力学中的热功转化效率理论和文献查阅的目前技术能达到的纯压缩空气驱动汽车的技术指标数据，定量分析了纯压缩空气驱动汽车的实用性．通过经典热力学理论联系创新前沿的实例分析，增强了古老热力学理论学习的新颖性和趣味性．

热功转换实现冷态液滴驱动的实验研究

液滴操控是微流控领域的关键技术.基于Leidenfrost效应驱动液滴实现热功转换的方式获得广泛关注,然而该方法基于高温环境,同时工质消耗较大,热功转换效率低.本文将部分沸腾传热面与超疏水表面相结合,利用冷态液滴和过热壁面之间部分沸腾产生的动力驱动液滴直线运动,实现低工质消耗与高热功转换效率.实验系统主要包含两个功能性表面:水平超疏水表面和竖直部分沸腾换热面,部分沸腾换热面布置在超疏水直通道的两侧.建立了随竖直换热面温度变化的液滴振荡运动分区图,在部分沸腾模式下,液滴撞击壁面实现热功转换并加速,同时液滴在两侧壁面之间振荡运动,其平均撞击频率达到8.3 Hz,平均运动速度达到156.2 mm/s.在原本平直的轨道上液滴出现了纵向振荡,其纵向偏移量的峰值随着液滴直径的减小表现出增加的趋势.该纵向运动由液滴发生接触沸腾产生的驱动力切向分量强化,在液滴重力作用下被抑制,二者的相对大小决定了液滴纵向振荡运动规律.本文提出了冷态液滴驱动新思路,有望在微流控等领域得到重要应用.

公共建筑照明灯具散热特性及功热转换监测模型试验研究

针对照明灯具散热特性及散热量监测计算问题,根据试验测试需要建立了绝热方舱试验系统,研究了典型灯具在绝热方舱中的散热特性。典型照明灯具总散热量与电功率的比值为0.72~0.77,与灯具类型、额定功率相关性不大。根据试验数据和最小二乘法原理,建立了照明灯具的功热转换监测模型。在利用各类型、各额定功率灯具试验数据验证过程中,灯具总散热量功热转换监测模型的平均绝对百分比误差(MAPE)和平均绝对误差(MAE)分别不超过7.62%和3.52 W。

[火积]理论在热功转换过程中的应用探讨

分析和讨论了(火积)理论在热功转换过程的应用及其局限性.对Carnot循环的分析表明,Carnot循环中系统的(火积)是平衡的,但(火积)和熵之间不存在dG=T2dS这样的联系.对于一般热力学过程,分析表明,在热量传递到内可逆循环中间接对外做功时,现有的(火积)理论可用于系统的分析.讨论了热功转换过程分析中(火积)理论与熵理论的不同.分析表明,两个理论的分析角度及优化输出功的前提条件是不同的.熵产从可用能损失的角度分析热功转换过程,而(火积)理论则从热量势能消耗的角度.当输入系统的可用能给定或者输入系统的热量及热量进、出系统的热力学力给定时,熵产最小化对应于输出功最大;对于(火积)理论,则当输入系统的热量及热量进、出系统的温度给定时,最大(火积)损失对应于最大输出功.同时,它们各自均有局限性.当相应的前提条件不满足时,最大(火积)损失或最小熵产可能不与最大输出功相对应.

基于广义传热定律的传热与热功转换优化

基于广义传热定律,本文分别从熵产和(火积)损失的角度对简单的传热过程与热功转换过程进行了优化,对熵产和(火积)损失的概念在上述过程优化中的适用性进行了讨论分析.研究表明,对于传热过程,(火积)损失率就是(火积)耗散率,该概念可有效优化传热过程.然而,在给定传热温差时,最大传热量不与最小熵产率对应,因此熵产最小化方法不一定适用于传热优化.对于热功转换过程,最大(火积)损失率和最小熵产率同时与系统最大输出功率对应.因此熵产最小化方法和(火积)理论均可用于优化本文讨论的热功转换过程.

热声发动机核心单元热功转换性能的研究

最近我们研究小组提出了一种声学共振行波热声发电机,它由三个相同的热声发动机核心单元,三台直线电机通过细长的谐振管连接起来。为了考察单个热声发动机核心单元的热功转换性能,我们搭建了热声发动机核心单元热功转换性能测试实验台。该实验台由两台压缩电机,热声发动机核心单元和两台膨胀电机组成。通过改变膨胀电机的电容和电阻,可以改变膨胀电机的阻抗,从而改变热声发动机核心单元的热功转换性能。经过模拟,我们确定了核心单元最佳工作阻抗范围.实验中当负载阻抗幅值为1.19×10~7 Pa·s/m^3,相位为60°时,获得最高净声功1046W和最高热声效率25.52%。由于热声发动机核心单元的漏热,实验结果和模拟结果在热声效率上相差较大。

热力学可逆过程功热转换的讨论式教学与实践

将讨论式教学法的基本思想应用到物理化学课程的课堂教学中,对以往容易混淆和概念不清的关键问题——热力学可逆循环过程功、热转换关系进行深入的讨论,最终总结出重要的结论并进行了拓展性分析。通过讨论式教学的实践过程,使学生对热力学可逆过程的本质特征有了更加深入的理解,这给后续课程的学习打下了良好的基础。

多种构型超临界CO_(2)循环热力学解构分析与参数优化

新型超临界CO_(2)(S-CO_(2))循环可通过流程改良提高效率,构型复杂多样。为了直观阐明各种流程改良措施对循环效率提升的作用机制,本文将预压缩、后压缩、再压缩、间冷、再热等五种构型的S-CO_(2)循环解构为若干热功转换过程,建立各解构过程与循环效率之间的关联方程,进而开展流程参数优化。研究结果表明,预压缩、后压缩和再压缩方案均是通过增加压缩耗功,减少吸热量实现循环效率提升,其中再压缩方案效果最优,再压缩流量优化后循环效率提高5.1%;采用部分间冷方案,可有效降低压缩功耗,同时避免高品位热量贬值,间冷压力优化后循环效率提高2.2%;再热方案在不改变压缩耗功的前提下,增加透平出功,再热压力优化后循环效率提高1.9%;最后,循环联用再压缩、间冷和再热三种节能措施,可使效率提高9.3%。