[发明专利]用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器及控制方法

权利要求书

1.一种用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器控制方法，其特征在于：所述冷凝器包括冷凝器壳体(1)及竖直设置在所述冷凝器壳体(1)中的混合气U型管道(9)，所述混合气U型管道(9)的一侧支管(20)与混合气进气管(5)连接且连通，所述混合气U型管道(9)的另一侧支管(20)与混合气出气管(18)连接且连通，所述混合气U型管道(9)的底端与竖直布置的排水管道(10)连接并连通；所述混合气进气管(5)穿过冷凝器壳体(1)上方的一侧混合气入口，且混合气进气管(5)的入口端设置有混合气入口温度检测器(4)，所述混合气出气管(18)穿过冷凝器壳体(1)上方的另一侧混合气出口，且混合气出气管(18)的出口端设置有混合气出口温度检测器(19)，所述排水管道(10)穿过冷凝器壳体(1)下端的排水口且排水管道(10)的排水口端设置有锥形塞(11)，同时，所述锥形塞(11)的下表面连有弹簧(12)；所述冷凝器壳体(1)的下方至少一侧布置有第一冷却水入口管道(15)，所述第一冷却水入口管道内设置有第一冷却水入口温度检测器(2)和第一冷却水流量控制阀(7)，所述冷凝器壳体(1)的上端冷却水出口管道(17)设置有冷却水出口温度检测器(6)；

控制方法如下：

Φ_气为混合气冷凝至出口设定温度范围值所需的热流量，Φ_水为冷却水所提供的热流量；

当Φ_水＝Φ_气时，满足冷凝条件，此时混合气出口温度t_g2稳定在设定温度范围值；若混合气入口温度t_g1升高，要继续维持混合气出口温度t_g2保持在设定温度范围值，根据公式(1)计算出此时需求的Φ_气1；此时由于Φ_水不变，混合气出口温度t_g2升高，当混合气出口温度t_g2达到设定温度范围值的上限温度值t_g2h时，冷却水流量控制阀调大阀门，使Φ_水值达到此时的Φ_气1，通过公式(2)计算出所需冷却水的体积流量q_v1，再根据公式(3)算出此时冷却水流量控制阀的开度β；

当混合气入口温度t_g1降低时，要继续维持混合气出口温度t_g2保持在设定温度范围值，根据公式(1)计算出此时需求的Φ_气2；此时由于Φ_水不变，混合气出口温度t_g2降低，当混合气出口温度t_g2达到设定温度范围值的下限温度值t_g21时，冷却水流量控制阀调小阀门，使Φ_水值达到此时的Φ_气2，通过公式(2)计算出所需冷却水的体积流量q_v1，再根据公式(3)算出此时冷却水流量控制阀的开度β；

Φ_气＝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为混合气中水蒸气占比，q_g为混合气质量流量，c₁为水蒸气在温度为时的定压比热，t_g1为混合气入口温度，Q_g为水蒸气汽化潜热，c₂为水在温度为时的比热，t_g2为混合气出口温度，c₃为混合气在温度为时的定压比热，c₄为冷却水比热，q_v1为所需冷却水体积流量，ρ_水为冷却水密度，t_l2为冷却水出口温度，t_l1为冷却水入口温度，β为冷却水流量控制阀的阀门开度，β＝90度时，阀门状态为全关；β＝0度时，阀门状态为全开，q_v2为外部所提供的冷却水流量。