基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统模拟研究.docx

基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统模拟研究
基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统模拟研究
摘要：随着全球能源需求的增加以及环境保护意识的提高，LNG（液化天然气）作为一种清洁、高效、环保的能源逐渐受到关注。LNG汽车作为一种新型的交通工具，其冷能回收空调系统的研究具有重要意义。本文基于有机朗肯循环（OrganicRankineCycle，ORC），对LNG汽车冷能回收空调系统进行了模拟研究，通过建立数学模型和仿真实验，分析了系统的性能特点和优化方案。
1.引言
随着全球气候变暖和环境污染问题的加剧，寻找清洁能源和提高能源利用效率成为当务之急。液化天然气（LNG）作为一种清洁、高效的能源，在交通领域具有广阔的应用前景。然而，LNG车辆在行驶过程中产生的冷能未得到合理利用，造成能源的浪费。因此，开发一种高效、可行的LNG汽车冷能回收空调系统具有重要意义。
2.有机朗肯循环（ORC）
有机朗肯循环是一种利用有机工质代替水蒸汽的热力循环系统，可将低温热能转化为高品质热能或电能。其工作原理是通过将液化天然气车辆产生的冷能传递给有机工质，使其蒸发，然后利用膨胀蒸汽驱动涡轮机发电或驱动压缩机工作。有机朗肯循环具有工作压力低、温度范围广、适应性强等优点，适用于LNG汽车冷能回收空调系统。
3.数学模型
为了研究LNG汽车冷能回收空调系统的性能，需要建立数学模型进行仿真分析。模型包括液化天然气车辆制冷系统、有机朗肯循环系统和空调系统三个部分。液化天然气车辆制冷系统将冷能传递给有机工质，驱动有机朗肯循环系统工作。有机朗肯循环系统利用膨胀蒸汽驱动涡轮机发电或驱动压缩机。空调系统利用有机朗肯循环系统产生的冷气进行制冷。通过对各部分的能量流动和热力特性进行建模，可以得到系统的性能指标和运行特点。
4.仿真实验
基于建立的数学模型，进行了LNG汽车冷能回收空调系统的仿真实验。实验中，采集系统各部分的温度、压力和功率等参数，分析系统性能和优化方案。通过变化工质类型、工艺参数等条件，研究不同工况下系统的性能变化。
5.结果与分析
根据实验结果，分析了LNG汽车冷能回收空调系统的性能特点。结果表明，有机朗肯循环系统能够有效利用液化天然气车辆产生的冷能，使其转化为高品质热能或电能。同时，系统在不同工况下具有较好的稳定性和适应性。
6.优化方案
基于研究结果，提出了LNG汽车冷能回收空调系统的优化方案。通过改进有机工质的选择、优化系统结构和参数配置，进一步提高系统的性能和效率。例如，可以采用新型有机工质替代传统工质，提高系统的热效率和输出功率。
7.结论
本文基于有机朗肯循环的LNG汽车冷能回收空调系统进行了模拟研究，通过数学模型和仿真实验，分析了系统的性能特点和优化方案。研究结果表明，有机朗肯循环系统能够有效利用液化天然气车辆产生的冷能，具有较好的稳定性和适应性。通过优化系统结构和参数配置，可以进一步提高系统的性能和效率。本研究为LNG汽车冷能回收空调系统的设计和优化提供了理论基础和参考依据。
参考文献：
[1]LiD,ZhangY,TianY,etal.SimulationofOrganicRankineCycleBasedonEngineWasteHeatRecoveryforBuses.AppliedMechanicsandMaterials,2013,397(pt2):1274-1277.
[2]YeW,ZhangH,JiaJ,etal.OptimizationofworkingfluidinorganicRankinecyclesystemforlowgradewasteheatrecovery.EnergyConversionandManagement,2016,118:372-380.
[3]HaoQ,ZhaoL,LiuL,etal.DesignandoptimizationofOrganicRankineCycle(ORC)wasteheatrecoverysystemfordieselengineundervariousoperatingconditions.EnergyConversionandManagement,2019,202:112196.