燃气热泵的开发——发动机改装与能量平衡的实验研究

摘要

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对生活和工作环境的舒适度要求愈来愈高，空调已成为人们建立舒适性室内环境的重要组成条件，我国夏季高峰用电负荷中空调用电负荷已占电力负荷的30％以上。巨大的空调用电负荷是造成城市供电不足的重要原因。促进天然气的应用，提高天然气在我国一次能源中的比重是我国能源结构大调整的一个重要内容。降低空调系统的能耗是现代建筑节能的关键之一。燃气热泵是当前形势下的理想选择。 本课题以燃气热泵系统为对象，对天然气发动机的性能、能量平衡、余热的回收利用以及燃气热泵系统的性能进行了实验研究和探讨。 本文简要介绍了燃气热泵系统的特点以及该技术的发展和研究现状；回顾了燃气发动机的历史；对发展燃气发动机的必要性和可行性进行了阐述，并介绍了燃气发动机分类、技术现状以及天然气发动机的选型与改装。 本文采用车用汽油机改装的天然气发动机驱动压缩机，进行了关于发动机的性能、能量平衡、余热回收以及燃气热泵系统的性能实验。在实验数据的基础上，分析了在变工况情况下，有效轴功、冷却水余热、尾气余热变化的规律以及各要素对燃气热泵系统性能的影响。 实验结果表明：燃气热泵是一项高效节能的技术。由于回收了发动机的余热，燃气热泵的供热能力大大增强，在发动机速比为2.094下系统的制热性能系数COPs为7～7.5，燃气热泵系统的一次能源利用率较高，在发动机速比为1.363时都在1以上。 最后，指出了工作中有待解决的几个问题，并对进一步工作的方向进行了简要的讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1能源现状

1.1.1世界能源现状

1.1.2我国能源现状

1.2燃气热泵简介

1.2.1燃气热泵的工作原理

1.2.2燃气热泵的特点

1.2.3燃气热泵的可行性

1.2.4燃气热泵的发展和研究现状

1.3论文的主要工作与重点

1.3.1课题研究目的

1.3.2理论意义和实际应用价值

1.3.3研究方法

1.3.4论文的主要内容

第2章燃气发动机概述与改装技术

2.1燃气发动机概述

2.1.1燃气发动机的发展历程

2.1.2燃气发动机分类

2.1.3天然气发动机的优缺点

2.2发展燃气发动机的必要性和可行性

2.2.1环境保护的要求

2.2.2天然气气源的保障

2.2.3国外已有经验的借鉴

2.3天然气发动机的选型与改装技术

2.3.1发动机的选型

2.3.2发动机的改装技术

第3章实验台的设计及实验内容

3.1实验台系统概述

3.1.1天然气发动机部分

3.1.2热泵机组部分

3.1.3数据采集处理系统

3.1.4主要仪器、仪表

3.2实验内容

3.3实验规程

3.4本章小结

第4章发动机的性能及其实验研究

4.1发动机的性能

4.1.1发动机的工况

4.1.2发动机特性简介

4.2天然气发动机的性能实验结果与分析

4.2.1燃气成分

4.2.2发动机的性能

4.3本章小结

第5章发动机的余热回收、能量平衡及其实验研究

5.1发动机余热的应用

5.2发动机的能量平衡

5.2.1发动机能量平衡概述

5.2.2冷却余热概述

5.2.3尾气余热概述

5.3发动机余热回收

5.3.1发动机冷却系统热回收

5.3.2发动机尾气余热回收

5.3.3余热回收系统总体布局

5.4能量平衡与余热回收实验结果与分析

5.5本章小结

第6章燃气热泵系统性能及其实验研究

6.1燃气热泵系统性能

6.1.1燃气热泵系统的能量平衡分析

6.1.2燃气热泵系统的性能指标

6.1.3影响系统性能系数的因素

6.2燃气热泵系统性能实验结果与分析

6.3本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2进一步工作方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果