能源是人类赖以生存的必需品。人类社会在经历了工业革命的进阶之后,化石能源的用量也在人类生产生活中出现了爆发式增长。现代工业中以车辆为主的交通运输工具,对石油的消耗量占比已经达到石油消耗总量的35%。车辆运行带来的废气排放,污染环境问题以及节能问题早已成为汽车研究领域重点需要应对的问题。矿用重型车辆工作负荷较大,采用废气涡轮增压后,从涡轮排出的废气仍具有较高的能量。为了进一步降低重型矿用车辆的碳排放,本文拟采用采用朗肯循环技术提高矿用车辆废气能量的利用效率。本文的主要工作有:对朗肯循环进行理论分析计算,并对影响朗肯循环热效率的相关热物性参数进行了分析,得出了提升朗肯循环废热利用效率的办法。并且以重型柴油机WP12G460E310为研究对象,对其进行了热平衡分析,明确了发动机的废气能量占燃料总能量的28%~30%左右;同时根据发动机试验数据参数明确了废气余热可用能转化潜力较大,最大可转化可用能占排气能量的31%左右。本文分析了朗肯循环工质性质对循环性能的影响,找出了朗肯循环工质的选择标准。研究表明,朗肯循环热效率随着蒸发压力的升高而升高,随着冷凝压力的降低而升高。经过全方位对比分析,选取了R123作为朗肯循环的工质,并由此确定了系统的运行参数。而后,以相关参数为基准结合设计手册,对朗肯循环四大主要部件进行了设计计算,并根据设计计算出的循环系统进行系统热力学分析计算。利用GT-POWER软件循环仿真模型,对比分析仿真值与试验数据后,验证了该模型的准确性。最终的仿真结果显示:加装朗肯循环系统后,发动机总功率最多可提升至6.4%,排温也有明显的下降。在高速高负荷工况下,朗肯循环系统热效率最高可达13%;而在低速低负荷工况时,由于排气能量较小,使得此时的余热回收系统效率较低,且排温大幅降低,最大可降低573K。这一结果表明了采用朗肯循环废气余热回收系统对于提高矿用重型车辆发动机废气余热利用有较大的实用价值。