长途客车蒸馏饮水系统结构设计【字数：12214】
由于长途客车上供应饮用水既不经济，同时供水量十分有限，为解决这一难题，本文介绍了一种高效节能的饮水系统。该装置主要包括汽化室、水箱及饮水机。主要的工作流程如下置于车厢顶部的盛水车厢，水箱内的水经出水口进入排气管内汽化室蒸发，水蒸气在水箱内部冷凝管内冷凝成水，随后流入饮水机内供乘客饮用。同时本设计也可以起消防灭火的作用。本课题介绍了汽化室的设计；盛水水箱的设计；冷凝管的设计和加水口的设计等。课题重点对螺旋汽化室和盛水水箱做了相关说明，主要内容包括排气管的改进；蛇形冷凝管的有效的设计；水箱底部喷淋装置的设计等相关内容。解决了长途客车在旅途中的饮水问题。其中汽化部分主要利用发动机废气余热，不仅节约能源，而且方便实用。
目录
1.绪论 1
1.1本课题的目的及意义 1
1.2废气余热利用国内外发展现状 2
1.3本课题的设计思路 3
1.4本课题的设计方案 4
2.水箱和冷凝管的结构设计 5
2.1水箱的设计参数 5
2.2水箱的材料 6
2.3水箱各部分的连接方式及作用说明 6
2.3.1水箱盖的连接方式和各部分作用说明 6
2.3.2水箱体的连接方式和各部分作用说明 8
2.4蛇形冷凝器的设计 9
2.4.1冷凝管相关的设计参数 10
2.4.2冷凝管的结构 10
3.汽化室 12
3.1螺旋管的设计 12
3.1.1螺旋管长度计算 12
3.1.2采用螺旋管的优点 13
3.1.3螺旋管换热系数的估算 13
3.2螺旋管的材料及构造 15
3.2.1弯形焊管 15
3.2.2排气管材料和外形构造 15
3.3排气管的连接方式 16
3.4常用工况下汽化水量的计算 17
4.其他 19
4.1安装步骤 19
4.2阀的应用 19
4.2.1流量控制阀 19
4.2.2单向阀 20
4.3饮水机的选择 20
4.4特别说明 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.结语 22
参考文献 23
致 谢 24
1.绪论
1.1本课题的目的及意义
当今社会对能源的需求量日益增加,以致能源紧缺问题成为限制地区发展的瓶颈。我国能源储量相对丰富,然而人口众多加之社会发展迅猛,剩余可用能源储量日益稀缺，因而节约能源成为一个越来越重要的话题。汽车工业作为我国国民经济的支柱产业之一,随着汽车工业日益发展,车辆对能源的消耗也随之增加，因此车辆的节能问题受到了广泛关注。而柴油机的热效率约为30%40%，其余55(70(都被耗损掉了,这其中冷却水和排气管散热造成的热量损失达到了50%，如果能对这部分损失的化学能进行回收利用，不仅可以节能减排，而且将会获取巨大的社会和经济效益。因而车用发动机的余热利用成为提高其燃料利用率的重要研究课题。
近年来人们日益加大对汽车发动机节能问题的研究，为提高汽车效率，开发传统汽车节能技术，美国能源部部长宣布加大对传统汽车节能技术的研究的资金投入[1]。其主要目标是：在只采用先进发动机技术的情况下，到2015年，乘用车的燃油经济提高25％40％。为完善发动机节能技术，提高内燃机热效率，美国能源部将发动机废气余热研究列入20052010年的研究计划，美国各个部门都予以了广泛的支持，其中包括高级研究计划署、航空宇航研究局、海军研究局和国家自然基金会等，主要目标是将商用柴油机的有效热效率由42%提高18个百分点。2007年法国启动了heatpower计划；瑞典三所一流大学Lund，Charlmes，KTH开展内燃机余热回收的联合研究[2]；日本文部省在2005年发布的第八次技术预见调查报告中，将余热能的利用列为未来30年技术发展的100个重要课题之一[3]。在欧洲，英国帝国理工学院在研究内燃机的发展趋势时，将内燃机废热能的利用作为到2050年的的关键技术挑战[4]。日本丰田公司也加大对余热利用技术的研究。从目前对发动机余热利用技术的梯级运用来看，将能量利用率提高10到20个百分点是完全有可能实现的。
长途客车上，人们常常会感到口渴却又无法下车买水，因而解决乘客们的饮水问题成为本课题研究的重点。此时如果车上供有饮用水，对乘客来说，这无疑是雪中送炭。本课题旨在利用发动机废气余热，通过特定饮水装置产生蒸馏水，供车内乘客饮用。此外，具备消防灭火的预留功能。
1.2废气余热利用国内外发展现状
目前，从用途上来看，国内外汽车发动机余热利用技术有废气涡轮增压，制冷，采暖，发电等方式。
在上述各种技术中，除了废气涡轮增压实现了产业化之外，其余各种方法和技术大多尚处在起步阶段[5]。废气涡轮增压器由涡轮机和压气机两个主要部件，以及轴和轴承、润滑系统、冷却系统、密封件、隔热装置等组成。内燃机气缸排出的高温高速的燃气，经排气管供入涡轮增压器的涡轮机，推动涡轮旋转，涡轮再带动与它同轴的压气机叶轮旋转。压气机将吸入的空气压缩，提高了压力的空气流经内燃机进气管，供入气缸，从而达到增压的目的。废气涡轮增压增大了发动机输出功率，同时也改善了其动力性、经济性和排放性，是新时代发动机节能减排的核心关键技术之一。目前国际上通用的涡轮增压技术主要有废气旁通式、可变截面式、两级式和混合涡轮增压技术。
近年来国外的废气涡轮增压技术发展迅猛，例如可变截面式和两级式涡轮增压系统（其排放标准在欧Ⅳ以上）被广泛应用在商业领域[6]；高增压技术不再受亚声速压气机的影响，跨声速压气机时代涡轮增压器的气动设计已经从准三维跨越到全三维。
Garret公司研制了可变截面涡轮增压器[7]，可变涡轮截面技术的汽油发动机在所有转速范围内的效率均明显高于目前采用的标准放气阀式的涡轮增压器。如今欧美国家普遍采用可变截面涡轮增压器。英国巴斯大学的RSwijetunge等研究VGT的瞬态响应特性的提高，对进气歧管的压力控制喷嘴位置进行调节，取得了良好的进展。美国的Schwitzer公司、Honeywell公司和德国的KKK公司相继研制了可变截面涡轮增压器，并采用转动喷嘴环叶片方案，对排气进行引导，使其在全工况范围内都有良好的工作特性[8]。当前，国内内燃机技术研究主要以控制排放为核心，准三维设计[9]、全三维校核[10]成为我国废气涡轮增压器气动设计的主要方法。而其他废气涡轮增压技术大多还处于概念阶段。总的来说，国内涡轮增压技术要达到世界先进水平仍有很长的路要走。清华大学的龚振青等人将国产可变喷嘴涡轮增压器应用到东风康明斯6BTA发动机上，当发动机处于不同的工况时，调节喷嘴环的开度使其到目标位置。中国农业大学的吕伟等人研发并验证了一款基于可变截面增压器的电控系统。通过电子控制单元，结合进气温度信号实现对增压压力信号的修正，并对VGT进行实时控制。东北林业大学的杨艳晓等利用MATLAB结合线性化处理技术研究增压器动力学[11]，以变截面涡轮增压柴油机为基础来建立准线性模型，利用仿真技术模拟变截面涡轮增压系统的控制方法。
目录
1.绪论 1
1.1本课题的目的及意义 1
1.2废气余热利用国内外发展现状 2
1.3本课题的设计思路 3
1.4本课题的设计方案 4
2.水箱和冷凝管的结构设计 5
2.1水箱的设计参数 5
2.2水箱的材料 6
2.3水箱各部分的连接方式及作用说明 6
2.3.1水箱盖的连接方式和各部分作用说明 6
2.3.2水箱体的连接方式和各部分作用说明 8
2.4蛇形冷凝器的设计 9
2.4.1冷凝管相关的设计参数 10
2.4.2冷凝管的结构 10
3.汽化室 12
3.1螺旋管的设计 12
3.1.1螺旋管长度计算 12
3.1.2采用螺旋管的优点 13
3.1.3螺旋管换热系数的估算 13
3.2螺旋管的材料及构造 15
3.2.1弯形焊管 15
3.2.2排气管材料和外形构造 15
3.3排气管的连接方式 16
3.4常用工况下汽化水量的计算 17
4.其他 19
4.1安装步骤 19
4.2阀的应用 19
4.2.1流量控制阀 19
4.2.2单向阀 20
4.3饮水机的选择 20
4.4特别说明 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.结语 22
参考文献 23
致 谢 24
1.绪论
1.1本课题的目的及意义
当今社会对能源的需求量日益增加,以致能源紧缺问题成为限制地区发展的瓶颈。我国能源储量相对丰富,然而人口众多加之社会发展迅猛,剩余可用能源储量日益稀缺，因而节约能源成为一个越来越重要的话题。汽车工业作为我国国民经济的支柱产业之一,随着汽车工业日益发展,车辆对能源的消耗也随之增加，因此车辆的节能问题受到了广泛关注。而柴油机的热效率约为30%40%，其余55(70(都被耗损掉了,这其中冷却水和排气管散热造成的热量损失达到了50%，如果能对这部分损失的化学能进行回收利用，不仅可以节能减排，而且将会获取巨大的社会和经济效益。因而车用发动机的余热利用成为提高其燃料利用率的重要研究课题。
近年来人们日益加大对汽车发动机节能问题的研究，为提高汽车效率，开发传统汽车节能技术，美国能源部部长宣布加大对传统汽车节能技术的研究的资金投入[1]。其主要目标是：在只采用先进发动机技术的情况下，到2015年，乘用车的燃油经济提高25％40％。为完善发动机节能技术，提高内燃机热效率，美国能源部将发动机废气余热研究列入20052010年的研究计划，美国各个部门都予以了广泛的支持，其中包括高级研究计划署、航空宇航研究局、海军研究局和国家自然基金会等，主要目标是将商用柴油机的有效热效率由42%提高18个百分点。2007年法国启动了heatpower计划；瑞典三所一流大学Lund，Charlmes，KTH开展内燃机余热回收的联合研究[2]；日本文部省在2005年发布的第八次技术预见调查报告中，将余热能的利用列为未来30年技术发展的100个重要课题之一[3]。在欧洲，英国帝国理工学院在研究内燃机的发展趋势时，将内燃机废热能的利用作为到2050年的的关键技术挑战[4]。日本丰田公司也加大对余热利用技术的研究。从目前对发动机余热利用技术的梯级运用来看，将能量利用率提高10到20个百分点是完全有可能实现的。
长途客车上，人们常常会感到口渴却又无法下车买水，因而解决乘客们的饮水问题成为本课题研究的重点。此时如果车上供有饮用水，对乘客来说，这无疑是雪中送炭。本课题旨在利用发动机废气余热，通过特定饮水装置产生蒸馏水，供车内乘客饮用。此外，具备消防灭火的预留功能。
1.2废气余热利用国内外发展现状
目前，从用途上来看，国内外汽车发动机余热利用技术有废气涡轮增压，制冷，采暖，发电等方式。
在上述各种技术中，除了废气涡轮增压实现了产业化之外，其余各种方法和技术大多尚处在起步阶段[5]。废气涡轮增压器由涡轮机和压气机两个主要部件，以及轴和轴承、润滑系统、冷却系统、密封件、隔热装置等组成。内燃机气缸排出的高温高速的燃气，经排气管供入涡轮增压器的涡轮机，推动涡轮旋转，涡轮再带动与它同轴的压气机叶轮旋转。压气机将吸入的空气压缩，提高了压力的空气流经内燃机进气管，供入气缸，从而达到增压的目的。废气涡轮增压增大了发动机输出功率，同时也改善了其动力性、经济性和排放性，是新时代发动机节能减排的核心关键技术之一。目前国际上通用的涡轮增压技术主要有废气旁通式、可变截面式、两级式和混合涡轮增压技术。
近年来国外的废气涡轮增压技术发展迅猛，例如可变截面式和两级式涡轮增压系统（其排放标准在欧Ⅳ以上）被广泛应用在商业领域[6]；高增压技术不再受亚声速压气机的影响，跨声速压气机时代涡轮增压器的气动设计已经从准三维跨越到全三维。
Garret公司研制了可变截面涡轮增压器[7]，可变涡轮截面技术的汽油发动机在所有转速范围内的效率均明显高于目前采用的标准放气阀式的涡轮增压器。如今欧美国家普遍采用可变截面涡轮增压器。英国巴斯大学的RSwijetunge等研究VGT的瞬态响应特性的提高，对进气歧管的压力控制喷嘴位置进行调节，取得了良好的进展。美国的Schwitzer公司、Honeywell公司和德国的KKK公司相继研制了可变截面涡轮增压器，并采用转动喷嘴环叶片方案，对排气进行引导，使其在全工况范围内都有良好的工作特性[8]。当前，国内内燃机技术研究主要以控制排放为核心，准三维设计[9]、全三维校核[10]成为我国废气涡轮增压器气动设计的主要方法。而其他废气涡轮增压技术大多还处于概念阶段。总的来说，国内涡轮增压技术要达到世界先进水平仍有很长的路要走。清华大学的龚振青等人将国产可变喷嘴涡轮增压器应用到东风康明斯6BTA发动机上，当发动机处于不同的工况时，调节喷嘴环的开度使其到目标位置。中国农业大学的吕伟等人研发并验证了一款基于可变截面增压器的电控系统。通过电子控制单元，结合进气温度信号实现对增压压力信号的修正，并对VGT进行实时控制。东北林业大学的杨艳晓等利用MATLAB结合线性化处理技术研究增压器动力学[11]，以变截面涡轮增压柴油机为基础来建立准线性模型，利用仿真技术模拟变截面涡轮增压系统的控制方法。
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