[發明專利]用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器及控制方法

有效

• 申請號: 201910808458.2
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110552822B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張尊華;錢航;李格升
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F02M31/20
• 分類號: F02M31/20
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

1.一種用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器控制方法，其特征在于：所述冷凝器包括冷凝器殼體(1)及豎直設置在所述冷凝器殼體(1)中的混合氣U型管道(9)，所述混合氣U型管道(9)的一側支管(20)與混合氣進氣管(5)連接且連通，所述混合氣U型管道(9)的另一側支管(20)與混合氣出氣管(18)連接且連通，所述混合氣U型管道(9)的底端與豎直布置的排水管道(10)連接并連通；所述混合氣進氣管(5)穿過冷凝器殼體(1)上方的一側混合氣入口，且混合氣進氣管(5)的入口端設置有混合氣入口溫度檢測器(4)，所述混合氣出氣管(18)穿過冷凝器殼體(1)上方的另一側混合氣出口，且混合氣出氣管(18)的出口端設置有混合氣出口溫度檢測器(19)，所述排水管道(10)穿過冷凝器殼體(1)下端的排水口且排水管道(10)的排水口端設置有錐形塞(11)，同時，所述錐形塞(11)的下表面連有彈簧(12)；所述冷凝器殼體(1)的下方至少一側布置有第一冷卻水入口管道(15)，所述第一冷卻水入口管道內設置有第一冷卻水入口溫度檢測器(2)和第一冷卻水流量控制閥(7)，所述冷凝器殼體(1)的上端冷卻水出口管道(17)設置有冷卻水出口溫度檢測器(6)；

控制方法如下：

Φ_氣為混合氣冷凝至出口設定溫度范圍值所需的熱流量，Φ_水為冷卻水所提供的熱流量；

當Φ_水＝Φ_氣時，滿足冷凝條件，此時混合氣出口溫度t_g2穩定在設定溫度范圍值；若混合氣入口溫度t_g1升高，要繼續維持混合氣出口溫度t_g2保持在設定溫度范圍值，根據公式(1)計算出此時需求的Φ_氣1；此時由于Φ_水不變，混合氣出口溫度t_g2升高，當混合氣出口溫度t_g2達到設定溫度范圍值的上限溫度值t_g2h時，冷卻水流量控制閥調大閥門，使Φ_水值達到此時的Φ_氣1，通過公式(2)計算出所需冷卻水的體積流量q_v1，再根據公式(3)算出此時冷卻水流量控制閥的開度β；

當混合氣入口溫度t_g1降低時，要繼續維持混合氣出口溫度t_g2保持在設定溫度范圍值，根據公式(1)計算出此時需求的Φ_氣2；此時由于Φ_水不變，混合氣出口溫度t_g2降低，當混合氣出口溫度t_g2達到設定溫度范圍值的下限溫度值t_g21時，冷卻水流量控制閥調小閥門，使Φ_水值達到此時的Φ_氣2，通過公式(2)計算出所需冷卻水的體積流量q_v1，再根據公式(3)算出此時冷卻水流量控制閥的開度β；

Φ_氣＝αq_gc₁(t_g1-100)+αq_gQ_g+αq_gc₂(100-t_g2)+(1-α)q_gc₃(t_g1-t_g2) (1)

Φ_水＝c₄q_v1ρ_水(t_l2-t_l1) (2)

其中，α為混合氣中水蒸氣占比，q_g為混合氣質量流量，c₁為水蒸氣在溫度為時的定壓比熱，t_g1為混合氣入口溫度，Q_g為水蒸氣汽化潛熱，c₂為水在溫度為時的比熱，t_g2為混合氣出口溫度，c₃為混合氣在溫度為時的定壓比熱，c₄為冷卻水比熱，q_v1為所需冷卻水體積流量，ρ_水為冷卻水密度，t_l2為冷卻水出口溫度，t_l1為冷卻水入口溫度，β為冷卻水流量控制閥的閥門開度，β＝90度時，閥門狀態為全關；β＝0度時，閥門狀態為全開，q_v2為外部所提供的冷卻水流量。