LNG汽车供气系统利用尾气的加热气化器的研究设计

摘要

随着我国经济和社会的迅速发展，汽车产业也在不断飞速向前，在我国汽车总保有量持续增加的同时，我国的环境问题和能源问题也日益突出。发展新能源和为汽车找到丰富洁净的替代燃料已经成为当今汽车行业急切需要解决的问题。在中国，能源的消耗是以煤为主的，可是随着近几年的雾霾天气加剧，天然气的发展受到重视，其中LNG（液化天然气）汽车燃烧热效率高、排放清洁、易于储运，续航里程长等优点备受关注，国家开始大力发展LNG汽车。
　　在LNG汽车中，液态LNG被发动机冷却水加热气化成天然气供发动机使用，当LNG汽车在低温环境中启动时会出现发动机冷却水热量不够，汽车启动困难，供气管路结冰等现象；为了解决以上问题，本文提出一种利用尾气加热气化器设计，即利用尾气的高热量来加热LNG使之气化以供发动机使用。
　　在气化器的创新设计中，首先，对气化器出口天然气温度的控制范围进行了研究，指出在天然气发动机中，天然气在混合气中的体积不可忽略，天然气温度过高或者过低都会和与之混合的空气发生热交换而改变混合气的温度，而混合气的温度直接影响着发动机缸内燃烧，通过将气化器出口天然气的温度控制在与之混合的空气温度波动不大的范围内来控制混合气的温度；其次，在选择引用尾气的温度和位置时，根据LNG与尾气之间的热平衡方程来计算所需利用尾气的温度值，由于尾气温度由歧管到尾管变化很大，通过对整个排气系统进行fluent数值模拟，得出整个排气系统的温度场分布，找到尾气引用位置；最后，在确定了气化器出口天然气温度和所引用尾气的温度与位置后进行气化器设计，设计过程中根据传热方程来确定温差、传热系数、传热面积等参数。
　　通过本文的研究，为LNG汽车气化器出口天然气的温度控制研究、为汽车排气系统温度场的数值模拟、为气化器设计过程中参数的计算提供了新的思路。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 LNG车辆气化器出口天然气温度的研究

2.1 研究气化器出口天然气温度的必要性

2.2温度对燃烧的影响

2.3天然气发动机的缸内燃烧特点

2.4 LNG发动机混合气温度对缸内燃烧的影响

2.5空气的外部加热因素

2.6 LNG车辆气化器出口天然气温度的确定

2.7 本章小结

第三章 LNG车辆排气系统建模与仿真

3.1 确定所需利用尾气的温度

3.2 排气系统三维建模

3.3 排气系统网格模型

3.4 排气系统的仿真

3.5排气系统仿真计算结果

3.6 选择合适的尾气

3.7 本章小结

第四章 利用尾气加热LNG车辆气化器设计

4.1 尾气引用处理

4.2尾气阻力分析

4.3 传热分析

4.4 传热计算

4.5 参数选定

4.6 计算结果

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢