汽车发动机余热利用技术可行性分析
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汽车发动机项目可行性研究报告模板及范文
一、项目背景
简要介绍汽车发动机项目的背景和意义,说明选择该项目的原因。
二、市场分析
1.目标市场及规模:
分析所选择的市场的规模和潜在需求,以及该市场是否有增长空间。
2.竞争对手分析:
研究目标市场上已有的竞争对手,并分析他们目前的产品和市场份额。
3.机会与威胁:
列举分析市场的机会和威胁,分析对项目的影响。
三、技术可行性分析
1.技术可行性:
对当前的汽车发动机技术进行分析,评估是否有足够的技术力量和资
源来实现该项目。
2.技术优势:
分析该项目的技术优势,是否可以满足市场对于发动机性能的要求。
3.研发周期:
评估实现该项目所需的研发周期和技术难度。
四、经济可行性分析
1.成本分析:
给出该项目的预计总成本和预计每年的运营成本。
2.收益预测:
预测该项目的年收益和回本周期。
五、风险评估及对策
1.项目风险:
识别该项目可能面临的风险,并分析各风险的发生概率和影响程度。
2.风险对策:
提出相应应对策略,降低项目风险的发生概率和减轻风险带来的损失。
六、可行性结论
根据市场分析、技术可行性和经济可行性的综合评估,得出该项目的
可行性结论。
七、建议与展望
给出对该项目的建议,包括进一步的研发和推广计划,并展望未来市
场和技术的发展趋势,以及项目的战略位置。
利用废热发电的汽车技术研究车辆燃烧所产生的废热一直是一个被广泛关注的问题。
近年来,通过利用废热来产生电力的汽车技术受到了越来越多的研究和应用。
本文将探讨利用废热发电的汽车技术,包括其原理、应用和未来发展方向。
一、原理与技术1.热回收系统利用废热发电的汽车技术的核心是热回收系统。
热回收系统通过吸收发动机冷却液和废气中的废热,将其转化为可用于发电的能量。
这一技术的实现依赖于热交换器、发电机和控制系统等关键组件。
2.热交换器热交换器是热回收系统的核心部件之一。
其作用是将发动机冷却液和废气中的废热与工作介质进行热交换,使工作介质升温并转化为高温高压的蒸汽。
常见的热交换器包括汽车散热器、废热回收器和废气热交换器等。
3.发电机热交换器中的蒸汽被导入发电机,通过涡轮和发电机转子的转动来产生电力。
发电机技术在利用废热发电的汽车技术中至关重要,其高效率和可靠性直接影响到发电系统的性能。
4.控制系统为了保证系统的稳定运行和高效发电,热回收系统还需要配备一套智能控制系统。
控制系统能够监测和调节热交换器、发电机以及其他关键部件的工作状态,实现最佳发电效果。
二、应用场景与效益利用废热发电的汽车技术在多个应用场景中都有着广泛的应用前景。
1.混合动力汽车混合动力汽车是利用内燃机和电动机的混合动力方式,综合了两者的优点。
在混合动力汽车中,利用废热发电的技术能够将内燃机产生的废热转化为电力,为电动机提供动力,提高燃料利用效率。
2.重型商用车对于货运和物流行业来说,重型商用车是废热发电技术的另一个重要应用领域。
这些车辆长时间运行,产生大量废热。
通过利用废热发电技术,可以将这些废热转化为电力,为车辆提供动力,降低燃料消耗和污染排放。
3.冷链物流车冷链物流车是一种专门用于运输冷藏货物的车辆。
这类车辆通常需要消耗大量的电能来保持货物在低温环境下的稳定。
通过利用废热发电技术,冷链物流车可以在行驶过程中产生电力,为冷藏系统提供电能,提高能源利用效率。
发动机余热发电系统的学术价值和经济社会效益
发动机余热发电系统指的是将汽车或其他机械设备发动机的余热利用起来,通过发电机将余热转化为电能。
这种系统具有以下的学术价值和经济社会效益:
1. 能源利用效率提高:传统的发动机仅能将约30%的燃料能量转化为机械能,其余的大部分能量以热的形式散失。
而发动机余热发电系统能够利用这部分余热,并将其转化为电能。
通过这种方式,能源利用效率得到了显著的提高。
2. 减少能源消耗:利用发动机余热发电可以减少车辆或其他机械设备对传统能源的依赖程度。
这对于汽车和其他工业设备等高能耗行业来说,意味着能源成本的降低,从而减少企业的运营成本。
3. 减少环境污染:发动机余热发电系统可以将发动机产生的废热转化为电能,从而减少废热对环境的排放。
这对于改善空气质量和减少温室气体的排放具有积极的影响。
4. 提升科学研究水平:发动机余热发电系统涉及到多个学科领域的研究,包括热力学、材料科学、机械工程等。
深入研究和应用这些领域的知识,可以提升科学研究的水平,并在未来能源利用领域取得更大的突破。
5. 推动可持续发展:发动机余热发电系统符合可持续能源利用的理念,能够减少对传统能源的依赖,降低碳排放,具有较高的环境和社会效益。
在推动可持续发展方面具有重要的作用。
综上所述,发动机余热发电系统不仅具有显著的学术价值,对于经济社会发展也有重要的促进作用。
它提高了能源利用效率,减少了能源消耗和环境污染,同时也为科学研究和可持续发展做出了贡献。
汽车发动机余热利用技术可行性分析汽车发动机余热利用是一种能源回收技术,通过收集和利用发动机产生的余热来提高燃料的利用效率。
目前,汽车行业正积极研究和推广发动机余热利用技术,以减少汽车尾气排放和能源消耗。
本文将对汽车发动机余热利用技术的可行性进行分析。
首先,我们需要了解汽车发动机产生的余热。
在汽车工作过程中,约有60%至70%的化学能转化为热能,而剩余的30%至40%被转化为机械能。
这其中,约有一半以上的热能以废热形式排到大气中,造成了能源的浪费。
因此,发动机余热利用的潜力巨大。
目前,汽车发动机余热利用技术主要包括废热回收利用和热电耦合技术两种形式。
废热回收利用是通过收集发动机废气和冷却水来利用废热。
例如,采用废热回收装置,将废气和冷却水送往换热器,将废气中的热能转移到冷却水中,然后再利用冷却水中的热能来加热发动机的进气和冷却系统。
这样一来,既减少了发动机的热负荷,又提高了燃料的利用效率。
热电耦合技术则是将废热转化为电能。
通过热电耦合装置,将废热转换为电能,然后供应给汽车的电子设备或储存起来供以后使用。
这种技术可有效利用废热,同时减少对发动机的负荷。
然而,目前的热电耦合技术还面临一些挑战,如成本高、效率低等问题,需要进一步的研究和改进。
那么,汽车发动机余热利用技术的可行性如何呢?从技术角度来看,汽车发动机余热利用技术已经取得了一定的成果。
不少汽车制造商已经开始在一些高端车型中使用废热回收装置,以提高燃料利用效率。
而热电耦合技术则需要更多的研究和实践来提高其效率和可行性。
除了技术层面,汽车发动机余热利用技术还面临一些其他的挑战。
首先是成本问题。
目前,发动机余热利用技术的成本较高,包括废热回收装置的成本、维护费用和热电耦合装置的成本等。
这也是目前很多汽车制造商在推广这项技术时所面临的主要问题。
其次是系统集成问题。
汽车发动机余热利用技术需要与汽车的其他系统进行有效的集成和协调,以确保整个系统的稳定和安全运行。
汽车发动机项目可行性研究报告一、项目背景随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,汽车市场需求得到了快速增加。
作为汽车的核心部件,发动机在汽车维持正常运转上扮演着重要的角色。
然而,目前市场上存在着一些问题,如排放污染、能源消耗等,因此需要开展汽车发动机项目的可行性研究。
二、项目目标1.提高发动机燃烧效率,降低能源消耗;2.减少尾气排放,降低环境污染;3.提高汽车性能,提升乘坐体验。
三、项目可行性分析1.技术可行性:通过研发新型的发动机燃烧系统和控制系统,可以实现高效能的燃烧过程,从而提高燃烧效率,减少能源消耗。
同时,通过引入尾气处理装置,可以有效降低尾气排放,减少环境污染。
2.经济可行性:根据市场需求和消费者购买能力,进行市场调研和定价策略制定,可以确保项目在经济上的可行性。
此外,通过提升汽车性能,可以吸引更多消费者购买,进一步提升经济效益。
3.市场可行性:汽车市场规模庞大,很大程度上决定了该项目的市场可行性。
此外,随着环境保护意识的增强和政府对环境污染的限制,减排和节能方案的需求日益增加,为该项目提供了广阔的市场空间。
4.法律可行性:发动机项目涉及到排放和环境污染等问题,必须符合国家相关法律法规的要求,如环保标准、汽车安全法规等。
四、项目实施方案1.技术方案:(1)开展基础技术研究,包括发动机燃烧系统、控制系统、尾气处理装置等关键技术的研发;(2)进行工艺优化,提高生产效率和产品质量。
2.市场方案:(1)市场调研,了解用户需求和竞争对手情况,制定针对性的营销策略;(2)推广宣传,通过参展、广告等手段提升产品知名度和品牌影响力;(3)与汽车生产厂商合作,供应发动机产品。
3.经济方案:(1)制定合理的定价策略,以利润最大化为目标;(2)控制成本,提高产品利润率;(3)寻求政府支持和资金补贴,降低项目投资风险。
五、风险与对策1.技术风险:在研发过程中可能会遇到技术难题,导致项目推进困难。
对策是加强科研力量,引进优秀人才,提高研发能力。
汽车发动机余热利用技术可行性分析随着全球能源日益紧张,减少能源的浪费成为国际社会关注的焦点之一。
在能源的利用中,传统的热能浪费是一个不可小觑的问题,因此如何有效地利用热能也成为了研究的重点之一。
汽车作为现代社会必不可少的交通工具,其发动机余热利用技术的可行性也受到了广泛的关注。
首先,汽车发动机余热是可以被利用的。
汽车运行时,只有约30%的燃料能够转化为车辆行驶所需的动力,而其余的70%则散失在天空中。
其中,发动机冷却水以及发动机排气都可以作为再生热源,这些热源的温度高达200-1000℃,如能有效地利用,则可以显著降低燃料的消耗。
其次,发动机余热的利用有多种方式。
一种方式是将冷却水作为热源,通过制冷系统回收发动机冷却水的热能,再将其用于制冷系统的加热,进而提高车内的热效益。
另一种方式是利用排气热能,通过对发动机排气系统的改进,在排气管路中设置热交换器,将排出的高温废气与冷却介质进行换热,以加热空气进而提高发动机的效率。
还有一种方式是利用余热回收技术,通过膜分离等技术将发动机排气中的废热转化为电能,并储存到车辆电池中,以供后续使用。
再次,发动机余热利用技术的应用效果值得肯定。
现代汽车制造厂商在车辆设计中已经广泛应用此类技术。
例如,几乎所有的混合动力汽车和电动汽车都采用了发动机余热利用技术,其运用效果非常显著,不仅有效提高了车辆的性能,更实现了能源的最大化利用。
另外,还可以通过科学使用换热器和保温材料等方式进一步提高利用率,从而更好地利用发动机余热。
最后,发动机余热利用技术的推广应受到政府和制造商的重视。
政府可以通过制定政策、开展科研让更多技术得到发展和推广,以提高整个行业的性能和效益。
另外,制造商也应加大技术研发力度,不断推陈出新,探索更多更高效的发动机余热利用技术,促进节能减排的可持续发展。
总之,发动机余热利用技术具有可行性、应用效果明显,同时在带来经济效益的同时,也实现了环保和持续发展之间的平衡。
发动机可行性报告一、引言发动机作为现代工业的核心动力装置,广泛应用于汽车、航空航天、船舶等众多领域。
对于任何一个涉及发动机研发、生产或使用的项目,进行可行性研究是至关重要的。
本报告将对发动机项目的可行性进行全面分析,包括技术可行性、经济可行性、市场可行性和环境可行性等方面。
二、技术可行性(一)发动机原理与设计发动机的工作原理基于热力学和机械学原理,通过燃料燃烧产生的能量转化为机械能。
目前常见的发动机类型有内燃机(如汽油发动机、柴油发动机)和外燃机(如蒸汽机),以及新兴的电动发动机和混合动力发动机。
发动机的设计涉及到燃烧系统、进气与排气系统、润滑与冷却系统、传动系统等多个方面,需要综合考虑性能、效率、可靠性和耐久性等因素。
(二)技术成熟度现有发动机技术已经经过了多年的发展和改进,具有较高的成熟度。
内燃机技术在汽车领域的应用已经非常广泛,相关的制造工艺和配套产业链也相对完善。
电动发动机和混合动力发动机虽然是近年来的新兴技术,但也在快速发展,技术不断成熟。
(三)技术难点与解决方案在发动机研发和生产过程中,仍然存在一些技术难点。
例如,提高燃烧效率以降低油耗和排放、增强发动机的可靠性和耐久性、优化热管理系统等。
针对这些技术难点,可以通过采用先进的燃烧控制技术、新型材料和制造工艺、智能控制系统等解决方案来加以克服。
三、经济可行性(一)成本分析发动机项目的成本包括研发成本、生产成本、运营成本和维护成本等。
研发成本主要包括设计费用、试验费用、专利费用等;生产成本包括原材料采购、零部件加工、装配调试等费用;运营成本包括燃料消耗、人员工资、设备折旧等费用;维护成本包括定期保养、故障维修、零部件更换等费用。
通过对各项成本的详细分析,可以评估项目的总成本水平,并与预期收益进行比较。
(二)收益预测发动机项目的收益主要来自于产品销售和售后服务。
销售收益取决于市场需求、产品价格和市场份额等因素。
通过市场调研和分析,可以对未来的市场需求和价格走势进行预测,从而估算出销售收益。
车辆发动机排气管余热直接利用的可行性研究摘要:自上个世纪九十年代以來,我国汽车工业发展迅速,然而,汽车发动机转变为有效功的热当量仅占燃料燃烧发热量的三分之一左右,其他大部分能量则是随着发动机的冷却水散热和高温尾气散热而流失,造成了严重的能源浪费。
本文通过分析目前汽车余热直接利用的现状,从而论证车辆发动机排气管余热直接利用的可能性。
关键词:排气管余热利用发动机自上个世纪九十年代以来,随着国民经济的良性发展和人民水平的的日益提升,我国私家车拥有量迅速增加。
同时,我国汽车工业发展迅速,年均增长率达到了10%—13%。
但随之而来的则是石油能源的消耗量剧增,为石油能源的可持续发展带来挑战。
另一方面,汽车发动机转变为有效功的热当量仅占燃料燃烧发热量的三分之一左右,其他大部分能量则是随着发动机的冷却水散热和高温尾气散热而流失,造成了严重的能源浪费,这就进一步加剧了能源危机。
在新能源动力汽车代替传统石油能源汽车之前,如何提高内燃机的效率,降低能源损耗成了我们不得不思考的问题。
据相关研究表明,在我国,目前占燃气发动机燃料60%以上的热值被白白浪费掉。
其中,随高温尾气散热而流失的热量更是达到了燃料热值的30%以上,而排气管温度约在400度左右。
这为直接利用排气管温度,从而达到减少能源损耗的目的提供了可能性。
一、实例及设想目前,直接利用汽车排气管温度大致分为两种方式:一种是在排气管上加装导热套,进行热量传导,用导热盘进行加热;一种是改变排气管路线,使排气管通过所需加热装置内部,用排气管直接加热。
在我国,已有学者对排气管温度的直接利用进行探索。
山东理工大学提出一种利用汽车发动机排气管加热水的装置,其原理是在排气管上加装导热套,并将热量传导至托盘空腔内。
将水杯置于水杯电机托盘上,启动开关,水杯在水杯电机托盘的带动下旋至托盘空腔。
废弃热量经导热材料传导传递给水杯,对水杯内的水进行加热。
同时该装置可控制加热温度,当水杯内的水达到一定温度时,升降电机齿轮转动,将水杯从托盘空腔内托出,从而阻止对水杯的进一步加热,避免水杯内的水温度过高。
汽车发动机余热利用技术可行性分析汽车发动机余热利用技术可行性分析摘要:随着全球能源需求的持续增加和环境问题的日益严重,汽车节能和减排的问题已经成为全球关注的焦点。
汽车发动机余热利用技术作为一种潜在的节能和环保解决方案,受到了越来越多的关注。
本文将对汽车发动机余热利用技术的可行性进行分析,并探讨其在汽车行业中的应用前景。
一、背景目前,全球每年消耗的能源中,约有三分之二因为内燃机等热源使用中的热量损失而未能用于有效工作。
汽车发动机作为重要的热能转换装置,其能效较低,大量热能在汽车行驶中转化为废热散失。
如何充分利用这些废热,提高汽车的能效以及减少尾气排放,成为了当前汽车工程领域亟待解决的问题。
二、汽车发动机余热利用技术现状1. 热电联供技术:通过将发动机废热转化为电能,为汽车提供动力和供电。
这种技术的主要应用领域是混合动力汽车和电动汽车。
利用尾气余热发电,可以提高车辆整体能效,延长电池续航里程,减少能源消耗。
2. 热力回收技术:通过将发动机废热用于驱动发动机的其他部件,如增压系统和制动系统,以提高汽车的性能和能效。
热力回收技术在柴油发动机和混合动力汽车中得到了广泛应用。
3. 废热回收制冷技术:利用废热制冷,通过蒸发和压缩过程实现制冷效果。
这种技术可以使汽车的空调系统减少对发动机的机械负荷,提高汽车的燃油经济性。
三、技术可行性分析汽车发动机余热利用技术的可行性主要包括技术可实施性和经济可行性两个方面:1. 技术可实施性:汽车发动机余热利用技术的实施需要考虑发动机结构的改变、材料的热稳定性和系统的稳定性等因素。
目前,一些汽车制造商已经在高端车型中使用了热力回收和废热回收制冷技术,并取得了一定的效果。
随着科技的不断进步和成本的不断降低,汽车发动机余热利用技术的实施将变得更加可行。
2. 经济可行性:汽车发动机余热利用技术的实施需要考虑其经济效益。
尽管目前这些技术的成本较高,但可以通过提高汽车整体能效和节约燃料消耗来降低运营成本。
余热发电项目可行性研究报告一、项目概述二、市场分析目前,我国工业生产仍然面临能源消耗大、排放量高的问题。
而余热发电项目作为一种节能减排的解决方案,其市场需求潜力巨大。
根据统计,全国范围内仅有少数工业企业在利用余热发电,绝大多数企业仍处于浪费热能的状态。
因此,余热发电项目具有广阔的市场前景。
三、技术可行性1.热能质子交换技术:余热发电项目利用的关键技术是热能质子交换技术。
该技术通过热能质子交换膜将热量与质子进行交换,从而生成电能。
经过多年的发展,该技术已经成熟并广泛应用于工业生产中。
2.设备可行性:余热发电设备的制造商在技术上已经取得了突破,并提供了各种规格和容量的设备。
同时,设备的投资成本逐渐降低,使得余热发电项目在经济上可行。
四、经济可行性1.能源成本节约:通过利用废热转化为电能,可以减少企业的电力采购成本,从而降低生产成本。
2.碳排放减少:由于余热发电项目可以有效减少工业生产中的能源浪费,从而减少碳排放量,符合国家的低碳发展战略。
3.国家政策支持:我国政府对节能减排和新能源发展给予了大力支持。
余热发电项目符合国家政策导向、利国利民。
五、运营可行性1.设备维护:余热发电设备的运行维护相对较为简单,企业可以根据运行状况进行定期维护,降低维修成本。
2.电力销售:余热发电项目可以将多余的电能卖给电力公司,实现电力销售收益。
六、风险分析1.技术风险:由于该项目利用了新能源技术,因此存在一定的技术风险。
需要专业技术人员进行设备的运维和故障排除。
2.市场风险:由于余热发电项目在我国市场上还处于较早期的阶段,因此存在市场接受度不高的风险。
需要企业做好市场宣传和推广工作。
七、项目可行性结论经过上述分析可得知,余热发电项目具有较好的市场前景和经济效益。
虽然存在一定的技术和市场风险,但通过科学管理和有效风险控制,可以实现项目的可行性。
因此,余热发电项目是可行的,具有广阔的发展前景。
八、建议和展望为了进一步推动余热发电项目的发展,建议政府加大对该项目的政策支持,并鼓励企业进行技术研发和创新,提高设备效率和降低投资成本。
余热发电技术可行性分析引言传统能源资源的逐渐枯竭和环境问题的日益严重,促使人们寻求替代能源和环保技术的发展。
余热发电技术作为一种可再生能源的利用方式,正逐渐受到广泛关注。
本文将讨论余热发电技术的可行性,并针对其经济、环境和可持续性等方面展开分析。
余热发电技术原理和应用余热发电技术是指利用工业生产过程中产生的热量或废热,将其转化为电能的过程。
这些热量可以来自于各行各业的工厂、发电厂、炼油厂等,包括高温、中温和低温余热。
利用余热发电技术,可有效地提高能源利用率,减少对传统能源的依赖,达到降低温室气体排放和节能减排的目的。
余热发电技术广泛应用于工业领域,例如钢铁、化工、冶金、石化等行业。
通过采用不同的余热发电设备和工艺,可以充分利用废热,提高总体能源利用效率。
例如,采用燃气锅炉余热发电技术,通过收集燃烧后产生的余热,用于发电,可达到节能减排的效果。
此外,余热发电技术还可以应用于地热能、太阳能、生物质能等领域,进一步扩大其应用范围。
经济可行性分析余热发电技术的经济可行性主要体现在以下几个方面:节约能源成本利用余热发电技术,可减少对传统能源的依赖,降低能源采购成本。
例如,在化工行业中,通过收集和利用炼油过程中产生的废热,可以减少石油的消耗,降低生产成本。
提高资源利用效率余热发电技术可以使废热得到充分利用,提高资源利用效率。
很多工业过程中产生的废热并未得到有效回收利用,导致能源浪费和环境污染。
采用余热发电技术可以最大限度地减少这种浪费,提高能源利用效率。
创造经济效益余热发电技术可以创造经济效益。
通过将废热转化为电能,可以销售多余的电力,获得额外收入。
此外,采用余热发电技术还可以获得政府补贴和税收减免等优惠政策,进一步提高经济效益。
环境可行性分析余热发电技术的环境可行性主要表现在以下几个方面:减少温室气体排放利用余热发电技术可以减少温室气体的排放。
废热在未经利用前通常会以污染物形式排放到大气中,对环境造成污染。
汽车发动机热能回收利用技术研究随着全球能源危机的加剧,汽车行业也逐渐意识到需要寻找一种高效利用能源的方法。
其中,汽车发动机热能回收利用技术成为了一个备受关注的领域。
本文将探讨汽车发动机热能回收利用技术的现状和发展趋势。
一、热能回收技术的原理汽车发动机在工作过程中会产生大量废热,而这些废热通常会散失到环境中,造成能量的浪费。
热能回收技术的原理就在于通过一系列的装置和系统,将发动机废热转化为有效能源,进一步提高汽车的燃油利用率和动力性能。
二、废热回收装置的种类废热回收装置可以根据工作原理和应用场景的不同分为多种类型,下面就来介绍几种常见的装置。
1. 基于热交换的技术这种技术利用发动机废气和冷却水之间的热交换,将废气中的各种热能转移到冷却水中,再利用冷却水的热能为发动机提供额外的动力。
2. 基于热排气涡轮增压器的技术热排气涡轮增压器通过将发动机废气排出前,先将其通过涡轮增压器进行压缩,再将压缩后的废气释放出来产生额外的动力。
这种技术的优点是在提高发动机动力性能的同时,还可以减少排放。
3. 基于发电机的技术这种技术利用发动机的废热产生蒸汽,然后通过蒸汽发电机将蒸汽转化为电能。
这样既可以为汽车提供电力,也可以将多余的电能反馈至发动机,提高燃油利用率。
三、技术瓶颈与挑战尽管汽车发动机热能回收利用技术的发展前景广阔,但仍面临一些技术瓶颈和挑战。
1. 效率问题目前大部分废热回收技术的效率相对较低,无法完全回收所有废热。
因此,如何提高回收效率成为了一个亟待解决的问题。
2. 成本问题废热回收装置的制造和安装成本较高,这对于广大消费者而言是一个考验。
因此,如何降低成本,使技术更具竞争力,也是当前需要解决的问题之一。
3. 可靠性问题废热回收装置的可靠性对汽车的安全和可持续发展至关重要。
因此,如何保证装置的稳定运行,提高可靠性,是当前研究的重点之一。
四、发展趋势与前景尽管目前汽车发动机热能回收利用技术还存在一些问题,但仍然有许多研究人员致力于改进技术并取得了一定的突破。
汽车发动机余热利用技术可行性分析一、背景自20世纪70年代世界性的能源危机发生以来,能源问题受到世界各国普遍重视,各经济大国都致力抢占能源市场同时,对节能技术的重视程度也大大加强。
随着人们生活水平的提高,汽车保有量越来越大,汽车能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高,汽车节能问题越来越受到各国关注。
节能已经成为当今世界汽车工业发展的主题之一。
汽车消耗的能源主要是石油燃料,而我国是一个石油存储量相对欠缺的国家,目前己成为世界第二大石油进口国。
随着我国汽车工业的迅速发展,提高汽车燃料有效利用率和减少环境污染在我国具有更重要的战略意义。
调查研究表明,汽车燃料燃烧所释放的能量只有三分之一左右被有效利用,其余能量都被散失或排放到大气中,造成了能源极大浪费,也带来了不良环境影响。
因此将这些汽车废热有效利用是实现汽车节能,降低汽车能源消耗的一个有效途径。
二、汽车余热利用技术从目前汽车所用发动机的热平衡来看,用于动力输出的功率一般只占燃油燃烧总热量的30%-45%(柴油机)或20%-30%(汽油机)。
以余热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55%-70%(柴油机)或80%-70%(汽油机),主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量。
表为内燃机的热平衡表从表中可以看出汽车发动机冷却介质带走的热量有较大利用空间,如何将其有效利用自然受到人们越来越多的关注,不少人致力于此方面研究。
由于车用发动机特殊的使用场合,汽车余热利用具有鲜明的特点和特殊的要求,可将这些特点简单归结如下:一是汽车余热的品位较低,能量回收较困难;二是余热利用装置要结构简单,体积小,重量轻,效率高;三是废热利用装置要抗震动、抗冲击,适应汽车运行环境;四是要保证汽车使用中的安全;五是要不影响发动机工作特性,避免降低发动机动力性和经济性。
由于汽车余热利用具有上述特点,使得研究的成果虽多,但投入商业化生产的不多,有待进一步的研究开发。
国内外汽车余热利用的技术,从热源来看,有利用发动机冷却水余热和利用排气余热两种,从用途上来看,有制冷空调、发电、采暖、改良燃料、涡轮增压、室内湿度控制和空气净化等方式。
1、余热制冷技术目前,在轿车空调中,占统治地位的是蒸汽压缩式空调系统,轿车空调一般要消耗8~12%的发动机动力,增加油耗,加大排放;另一方面易引起水箱过热,影响轿车动力性;同时由于蒸汽压缩式空调系统采用的制冷工质为氟利昂类化合物,导致温室效应加剧。
为解决舒适性与制冷功耗之间的矛盾,回收和利用发动机排气余热来驱动制冷系统,实现轿车空调,是理想的节能方案。
目前提出的这方面技术主要有吸收式和吸附式两种。
吸收式制冷空调。
其原理是以热能为动力来完成制冷循环的,在相关文献中,研究最多的是利用循环冷却水余热来实现吸收式制冷,当然也可以利用排气余热来实现吸收式循环。
吸收式制冷系统有较大的性能系数COP(相对于吸附式而言),但结构复杂、体积大、造价高,而且四器(发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器)需要自由水平面,不太适用于经常处于颠簸、运动状态的汽车。
吸附式制冷空调。
其原理是利用某些固体物质在一定温度、压力下能吸附某种气体或水蒸汽,在另一种温度、压力下又能把它释放出来的特性来实现制冷。
吸附式系统结构简单、造价低,在提高吸附床传热传质能力的情况下,可大大提高系统的性能,是较为理想的系统。
但吸附式制冷的COP不高,需要较长预备时间,单位质量的吸附剂产生的制冷功率较小,系统笨重,废热利用率不高,而汽车空调要求体积小、制冷量大、性能可靠、操作方便,这限制了它的应用和发展。
要达到以上要求,必须提高系统COP值及单位质量吸附剂制冷功率。
2、余热发电技术利用废气能量发电常用方法有四种,分别为利用半导体温差发电、氟龙透平发电、废气涡轮发电和斯特林循环原理发电。
半导体温差发电。
热电转化效率可达3。
3%,甚至是7%,吉林大学的董桂田通过试验证明用汽车发动机排气废热温差发电能够取代传统的汽车发电机,且温差发电吸热降温对汽车整体性能大有稗益。
利用发动机废热的氟龙透平发电。
是利用一种在比较低的温度下能成为高压气体的低沸点物质(通常为氟利昂)作为工质,使其在吸收发动机余热后由液态变为高压蒸汽从而推动透平机发电。
废气涡轮发电。
青岛大学的张铁柱提出了利用废气能量驱动涡轮带动发电机发电的设想,并设计了一种新装置来实现,获得专利一项。
日本的吉田佑也曾作过此方面的实验,证明了利用废气能量驱动涡轮所发出的电能足以提供汽车运行所需电能,但未做进一步研究。
此种装置结构简单,但有可能对发动机工作性能产生影响。
利用斯特林循环原理发电。
工质从高温热源(汽车废气)吸收热量,膨胀做功,向低温热源放热并收缩,再次从热源吸收热量,循环上述过程。
在每次循环过程中,工质吸收的热能转化为机械能,而工质做功过程中通过活塞的往复运动带动直线发电机进一步将机械能转化为电能。
3、余热采暖余热式暖气装置利用汽车发动机工作剩余热量供暖,利用发动机冷却水的热量,称为水暖式,利用发动机排气系统的热量,称为气暖式。
①水暖式暖风装置广泛应用于汽车采暖系统中,但其发热量较小,主要用于非严寒地区取暖容量较小的货车和轿车。
在环境温度较低时,会使发动机处于过冷状态,增加了发动机不必要的机械磨损,降低了发动机的功率。
②气暖式暖风装置的发热量大,采暖效果较好,受环境温度影响小,对发动机工作影响小,但要注意不要增加排气背压,否则将影响到发动机的工作性能。
4、改良燃料利用发动机排气余热加热燃料,使其在催化剂作用下能分解出氢、一氧化碳等可燃气体,可提高燃料的燃烧热值,减轻排放污染和积炭。
比如甲醇,改性后的含量可增大20%,可有效减轻污染和积炭。
这种方法的缺陷在于只利用了发动机余热的一部分,其目的重在改良燃料而非充分利用废气能量。
以上所述汽车余热利用热源来自发动机和尾气排放两个方面,但形式上都是现采现用,容易出现热能供给与需求失配的矛盾,因此人们考虑如何将汽车剩余热量暂时贮存起来,供需时使用,从而引出蓄能问题。
对发动机余热利用而言,从热源来看,余热量与发动机运转工况有关,是一种具有分散性和间歇性特点的能源,而且气候因素、汽车启停间隔等因素对汽车余热量影响也很明显。
要解决供需矛盾,把这种不稳定能源为人们所用,就要把发动机运转时冷却液携带的热能暂时贮存起来,以供再次启动时加热室内空间或仪表盘,寒冷冬天车窗玻璃的除雾除霜、控制室内湿度;从节能和经济角度来看,热存贮在汽车余热利用系统中所起的作用比一般的热利用系统都大得多。
所以,汽车余热蓄热再利用关键在于解决能量存贮问题,蓄能问题也是汽车余热应用研究中的薄弱环节。
三、余热利用各技术可行性分析1、余热制冷技术分析吸附式制冷系统使用的工质有沸石-水、活性炭-甲醇,活性炭-氨等,对环境无污染、可直接利用一次能源以及无运动部件等优点,越来越受到人们的重视。
吸附式系统运动部件少,可靠性高;其COP与吸收式系统相近。
由于使用固体吸附材料,因此可用于振动场合。
氨工质的制冷量大,在常规温度范围内,蒸发和冷凝压力都是正压,而且在较高温度的条件下不会发生化学反应,特别是对臭氧层保护和减少温室效应又意义很大,因此在制冰及空调应用中日益受到重视。
目前国内外对其在吸附式制冷循环中的性能研究较少,Warwick大学的R。
E。
Critoph的研究组美国JPL/NASA的JackA。
Jones对活性炭-氨的吸附性能进行了初步的研究和分析。
吸附式制冷热力学原理图图中过程a-b-c-d-a为基本循环中吸附器的基本热力过程,左侧a-b-m-n-a为制冷剂热力过程。
吸附器分别在a-b-c过程被加热解吸和在c-d-a过程降温吸附,中间需要切换加热和冷却,是一个间歇过程,适合于太阳能等不连续热源场合。
它的循环周期长,性能系统较低。
在此基础上人们设计了双吸附器的连续循环,可以进行连续制冷,但性能与基本循环没有区别,只相当于两个并联工作的基本循环。
如图所示,如果有两个吸附器反相工作,两个吸附器准备切换时,一个处于高温高压状态c,另一个处于低温低压状态a,回热就是利用此时两吸附器的温差来对低温吸附器进行初步加热并对高温吸附器初步冷却,在理想状态下可以回热到两吸附器温度相等的状态,即e和e’。
由图中可以发现外部输入的加热过程的热量可以节约非常多,因此可以使COP得到较大的改善。
COP可以提高30%以上。
当两个吸附器反相工作,两个吸附器准备切换时,一个处于高温高压状态c,另一个处于低温低压状态a,回质就是利用此时两吸附器的压力差来对低压吸附器进行升压,并使高压吸附器降压,从而缩短a-b和c-d过程所需要的时间,并增加工质的流量,可以使制冷量和COP得到较大的改善。
COP可以提高达到50%以上。
我们知道,发动机工作时,用于动力输出的功一般只占燃油燃烧总热量的30%~40%,以废热形式排除车外的能量占燃烧总能量的58%~70%,主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量;排气余热的特点是温度高,排气阀门处的温度大约为400~500℃;尾气带走的热量占燃烧总热量的25%~45%。
对于发动机输出功率为170kW(228马力)的大型客车来说,其能量分布为:全部燃烧热600kW;轴功输出170kW;辐射、冷却换热230kW;废气余热200kW。
在余热回收中可以考虑两种方式。
一种是使用散热器冷却水中回收的热量,另一种是使用发动机排气回收的热量。
如果使用从发动机冷却水中回收的热量,则因为水与吸附器的换热情况要好于气体与吸附器的换热情况,所以回收热量过程中的传热情况相对较好,有利于热量回收。
但是热源温度相对较低(低于100℃),而且一般在冷却时用于冷却吸附器和冷凝器的空气温度较高,这样循环的温差比较小;小的温差对吸附式系统来说会使循环的吸附解吸量较低,对工作是不利的。
如果使用从发动机排气中回收的热量,则气体的传热情况较差造成回收热量困难;但从另外的角度来看,发动机排气的温度较高(汽油机500-600℃远高于冷却水的温度),有可能改善热回收情况;而且此温度与冷却空气的温度相差较大,可以使系统循环温差较大,从而造成较大的吸附解吸量。
2、余热发电技术分析由于汽车的结构紧凑、发动机排气量小,车用发动机余热的利用相对于大型工业设备余热回收来说难度更大。
20世纪70年代以来,一些工业发达国家的学者提出了采用温差发电器(ThermoelectricGenerator,TEG)来解决上述问题。
TEG依据热电直接转换原理,具有结构简单、无运动部件、无噪声等特点,在低品位热能利用方面具有独特的效果;把它安装在内燃机的排气管上,能够将内燃机运行余热直接转换为电能。
温差发电的研究包括了热电器件和发电器两个方面,是热电学的一个重要领域热电转换器件是温差发电器的基本元件,它的功能是将热能直接转换为电能,效率取决于热电极材料的性能和器件的设计制造水平。