气动发动机热交换器结构设计

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毕业论文

1 绪论 1

1.1 课题背景与意义 .... 1

1.1.1 能源与环境对传统内燃机的制约与挑战 1

1.1.2 解决策略与方法 2

1.2 新能源汽车研究现状 ... 2

1.3 国内、外现状及发展趋势 3

1.3.1 国外气动发动机热换器研究现状 .. 3

1 .3.2 国内气动发动机热换器发展现状 .. 4

1.4 论文主要研究内容 .. 5

2 多级膨胀法 ... 5

2.1 缸壁加热法 .. 6

2.2 影响换热量的主要因素分析 .... 7

2.3 换热面积与温差的关系 .. 8

3 换热器的分析与选用 .. 9

3.1 换热器的作用与种类 . 9

3.2 等容再热的实现 .. 11

3.3 换热器的热交换 .. 12

4 换热器设计 .... 12

4.1 设计计算 .... 13

4.1.1 设计方案 13

4.1.2 确定物性参数 13

4.2 换热器设计计算与选型 14

4.2.1 换热器传热面积估算 14

4.2.2 换热器的布置 .. 15

4.3 换热器的校核 .... 17

结论 ... 24

致谢 ... 25

参考文献 .... 26
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论人们期待一种没有污染、经济可行的新型清洁能源汽车的出现，能够实现真正意义上的尾气 “ 零排放 ” 。因此，国内外有许多学者正尝试研究开发出零排放或超低排放的汽车，压缩空气动力汽车便是其中之一.
。1.1 1.1 1.1 1.1 课题背景与意义课题背景与意义课题背景与意义课题背景与意义1.1.1 能源与环境对传统内燃机的制约与挑战随着国民生活水平的不断改善和我国汽车产业的不断提高，汽车已成为家庭生活的必需交通工具。至 2012 年底，我国汽车保有量已经达 2.3 亿辆，并且世界汽车保有量正以每年 3000 万辆的速度逐年递长，到 2020 年底，全球汽车保有量估计将达 12 亿辆，但同时汽车所消耗的石油也将达到每年 55 亿吨 [ ] 2。中国人均汽车拥有量仅为世界平均水平的三分之一左右，但汽车年耗油量却已接近全国成品油总量的 60% 左右，统计数据表明， 2020 年车用石油将占全球石油总消耗量的 62 % [ ] 3。按目前的增长速度和油耗水平，石油仅够用 40-50 年。汽车市场的巨大需求与环境能源之间的严峻矛盾日益凸显。为了保证可持续发展的需要，世界各国相继出台了有关政策法律法规，一方面严格限制有害物质的排放和发动机燃油消耗，另一方面大力鼓励清洁燃料汽车的研究与开发。由此人们纷纷投入到气动发动机的研发大潮当中。人们期待一种没有污染、经济可行的新型清洁能源汽车的出现，能够实现真正意义上的尾气 “ 零排放 ” 。因此，国内外有许多学者正尝试研究开发出零排放或超低排放的汽车，压缩空气动力汽车便是其中之一。压缩空气动力汽车使用气动发动机，通过将高压气体或液氮所具有的压力能转换成机械能驱动汽车行驶。汽车工作使用的介质来自大气，排放的尾气是纯净的空气或氮气，对环境无任何污染。压缩空气或液氮的制备主要消耗电能，目前我国的水力发电，风力发电等清洁能源发电占 60~70% ，利用清洁能源发电使压缩空气动力汽车成为真正意义上的零排放汽车。气动发动机作为一种新型发动机，研究主要结构参数对其性能影响，从而提高气动发动机的动力性与经济性。发展气动发动机汽车，对实现能源转型与产业振兴具有重大意义 [ ] 4。气动发动机以压缩空气作为工质，将高压空气直接输入气缸膨胀以推动活塞做功。气动发动机压缩空气过程中，气体膨胀时温度降低，为了提高工作效率，需要吸收外部能量将气体加热，以利于提高发动机的工作效率，所以本课题将会利用热交换器，从太阳能中吸收的热量加热了水，经过一系列的设计论文网，经过太阳能加热的水通过换热器能够将气体加热，供给于气动发动机工作。