一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统及方法，涉及热效率测试技术领域，解决不能有效测试发动机联合朗肯循环的热效率的技术问题，系统包括发动机、控制单元、冷凝器、储液罐、工质泵、蒸发器、膨胀机、第一测功机、第二测功机；储液罐的出液口通过工质管依次连接工质泵、蒸发器的工质通道、膨胀机、冷凝器的工质通道、储液罐的进液口形成朗肯循环，发动机的冷却液出口通过冷却液管依次连接冷凝器的冷却液通道、发动机的冷却液进口形成冷却液循环，发动机的排气管连接蒸发器的尾气通道，发动机的曲轴连接第一测功机，膨胀机的输出轴连接第二测功机，控制单元电性连接发动机、工质泵、第一测功机、第二测功机。第二测功机。第二测功机。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统及方法


[0001]本专利技术涉及热效率测试
，更具体地说，它涉及一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统及方法。

技术介绍

[0002]发动机热效率约为35％～50％，其中产生的余热能量占能量输入的40％左右，这些余热能量以废气等形式散发至大气中，因此余热回收利用技术是发动机的关键技术之一。朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种理想循环过程，主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程，用于蒸汽装置动力循环做功。通过发动机与朗肯循环系统组成联合可将发动机余热能量回收利用，提升发动机有效热效率，然而，现有的方法中，没有针对发动机联合朗肯热力循环系统进行热效率测试的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的一是提供一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统。
[0004]本专利技术的目的二是提供一种测试发动机联合朗肯循环的热效率的方法。
[0005]为了实现上述目的一，本专利技术提供一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，包括发动机、控制单元，还包括冷凝器、储液罐、工质泵、蒸发器、膨胀机、第一测功机、第二测功机；所述储液罐的出液口通过工质管依次连接工质泵、蒸发器的工质通道、膨胀机、冷凝器的工质通道、储液罐的进液口形成朗肯循环，所述发动机的冷却液出口通过冷却液管依次连接冷凝器的冷却液通道、发动机的冷却液进口形成冷却液循环，所述发动机的排气管连接蒸发器的尾气通道，所述发动机的曲轴连接第一测功机，所述膨胀机的输出轴连接第二测功机，所述控制单元电性连接所述发动机、工质泵、第一测功机、第二测功机。
[0006]作为进一步地改进，所述储液罐进液口端的工质管设有第一温度压力传感器，所述工质泵入口端的工质管设有第二温度压力传感器，所述蒸发器的工质通道入口端的工质管设有第三温度压力传感器，所述膨胀机入口端的工质管设有第四温度压力传感器，所述冷凝器的工质通道入口端的工质管设有第五温度压力传感器，所述控制单元电性连接所述第一温度压力传感器、第二温度压力传感器、第三温度压力传感器、第四温度压力传感器、第五温度压力传感器。
[0007]进一步地，所述蒸发器的尾气通道入口端的排气管设有第六温度压力传感器，所述蒸发器的尾气通道出口端的排气管设有第七温度压力传感器，所述控制单元电性连接所述第六温度压力传感器、第七温度压力传感器。
[0008]进一步地，所述冷凝器的冷却液通道入口端的冷却液管设有第八温度压力传感器，所述冷凝器的冷却液通道出口端的冷却液管设有第九温度压力传感器，所述控制单元电性连接所述第八温度压力传感器、第九温度压力传感器。
[0009]进一步地，所述工质管设有与所述膨胀机并联的旁通管，所述膨胀机的入口端设
有第一控制阀，所述旁通管设有第二控制阀，所述控制单元电性连接所述第一控制阀、第二控制阀。
[0010]进一步地，所述冷凝器的冷却液通道入口端设有第三控制阀，所述冷凝器的冷却液通道出口端设有第四控制阀，所述控制单元电性连接所述第三控制阀、第四控制阀。
[0011]进一步地，所述工质泵通过24V直流电源供电。
[0012]进一步地，所述第一测功机、第二测功机均为电涡流测功机。
[0013]进一步地，所述控制单元为工控机。
[0014]为了实现上述目的二，本专利技术提供一种测试发动机联合朗肯循环的热效率的方法，包括：
[0015]步骤1，检查各处温度压力传感器、朗肯循环管路、控制单元是否正常；启动发动机，发动机进行暖机；
[0016]步骤2，暖机结束后，发动机运转至最低比油耗工况，按照标定情况调整边界参数，等待发动机工况稳定；开启第三控制阀、第四控制阀，冷凝器通入发动机冷却液；
[0017]步骤3，待蒸发器的尾气通道入口端的温度上升至200℃以上，以200r/min启动工质泵，根据尾气的温度情况，逐渐上调工质泵的转速，当蒸发器的工质通道出口端的压力高于300kPa且温度高于90℃时，打开第一控制阀，关闭第二控制阀；
[0018]步骤4，膨胀机如果正常运转，则按照工质的饱和蒸汽压表格，通过调整工质泵的转速来调整工质的过热度，使得工质蒸汽始终保持在过热10℃的范围，以保证膨胀机运行稳定；
[0019]步骤5，膨胀机运行稳定后，根据试验目标分别调整第一测功机、第二测功机的电涡流制动器，测量并记录第一测功机、第二测功机的转速、扭矩、功率，数据记录时间不少于20s，记录频率不低于5Hz；
[0020]步骤6，判断数据是否有效，取两次连续测量数据的平均值作为该工况点的测试结果，如果两次测量的扭矩偏差小于
±
2％，且油耗及朗肯循环回收功率偏差小于
±
1％，则该结果有效；否则试验结果无效；
[0021]步骤7，根据试验数据计算热效率，
[0022]由朗肯循环与发动机组成的联合系统的有效热效率定义为：
[0023][0024][0025]其中，btotal为联合系统比油耗，为发动机测控系统测量得到的小时油耗，Pengine为发动机测控系统测量得到的发动机功率，Prankine为朗肯循环测量得到的回收功率，为联合系统有效热效率，Hu为试验用油热值，该数值来源于油品测试报告。
[0026]有益效果
[0027]本专利技术与现有技术相比，具有的优点为：
[0028]本专利技术可以指导各排量柴油机联合各种结构形式、工质形式和热功转换装置形式的朗肯循环开展联合系统热效率测试台架试验，具有推广价值，对联合系统的台架测试具
有重要意义。
附图说明
[0029]图1为本专利技术中系统的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术中方法的流程图。
[0031]其中：1
‑
发动机、2
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冷凝器、3
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储液罐、4
‑
工质泵、5
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蒸发器、6
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膨胀机、7
‑
第一测功机、8
‑
第二测功机、9
‑
工质管、10
‑
冷却液管、11
‑
排气管、12
‑
第一温度压力传感器、13
‑
第二温度压力传感器、14
‑
第三温度压力传感器、15
‑
第四温度压力传感器、16
‑
第五温度压力传感器、17
‑
第六温度压力传感器、18
‑
第七温度压力传感器、19
‑
第八温度压力传感器、20
‑
第九温度压力传感器、21
‑
旁通管、22
‑
第一控制阀、23
‑
第二控制阀、24
‑
第三控制阀、25
‑
第四控制阀。
具体实施方式
[0032]下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，包括发动机(1)、控制单元，其特征在于，还包括冷凝器(2)、储液罐(3)、工质泵(4)、蒸发器(5)、膨胀机(6)、第一测功机(7)、第二测功机(8)；所述储液罐(3)的出液口通过工质管(9)依次连接工质泵(4)、蒸发器(5)的工质通道、膨胀机(6)、冷凝器(2)的工质通道、储液罐(3)的进液口形成朗肯循环，所述发动机(1)的冷却液出口通过冷却液管(10)依次连接冷凝器(2)的冷却液通道、发动机(1)的冷却液进口形成冷却液循环，所述发动机(1)的排气管(11)连接蒸发器(5)的尾气通道，所述发动机(1)的曲轴连接第一测功机(7)，所述膨胀机(6)的输出轴连接第二测功机(8)，所述控制单元电性连接所述发动机(1)、工质泵(4)、第一测功机(7)、第二测功机(8)。2.根据权利要求1所述的一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，其特征在于，所述储液罐(3)进液口端的工质管(9)设有第一温度压力传感器(12)，所述工质泵(4)入口端的工质管(9)设有第二温度压力传感器(13)，所述蒸发器(5)的工质通道入口端的工质管(9)设有第三温度压力传感器(14)，所述膨胀机(6)入口端的工质管(9)设有第四温度压力传感器(15)，所述冷凝器(2)的工质通道入口端的工质管(9)设有第五温度压力传感器(16)，所述控制单元电性连接所述第一温度压力传感器(12)、第二温度压力传感器(13)、第三温度压力传感器(14)、第四温度压力传感器(15)、第五温度压力传感器(16)。3.根据权利要求1所述的一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，其特征在于，所述蒸发器(5)的尾气通道入口端的排气管(11)设有第六温度压力传感器(17)，所述蒸发器(5)的尾气通道出口端的排气管(11)设有第七温度压力传感器(18)，所述控制单元电性连接所述第六温度压力传感器(17)、第七温度压力传感器(18)。4.根据权利要求1所述的一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，其特征在于，所述冷凝器(2)的冷却液通道入口端的冷却液管(10)设有第八温度压力传感器(19)，所述冷凝器(2)的冷却液通道出口端的冷却液管(10)设有第九温度压力传感器(20)，所述控制单元电性连接所述第八温度压力传感器(19)、第九温度压力传感器(20)。5.根据权利要求1所述的一种发动机联合朗肯循环测试热效率的系统，其特征在于，所述工质管(9)设有与所述膨胀机(6)并联的旁通管(21)，所述膨胀机(6)的入口端设有第一控制阀(22)，所述旁通管(21)设有第二控制阀(23)，所述控制单元电性连接所述第一控制阀(22)、第二控制阀(23)。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雪静，何冠璋，王晓辉，肖刚，
申请(专利权)人：广西玉柴机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：