随着农业机械化水平和机收率不断提高,粮食收获的速度越来越快,由于收获的粮食大约有20%为高含水粮食,我国每年有大量的粮食因干燥不及时而导致发芽和霉变;另一方面,联合收割机的柴油发动机转化为机械能的能量只占总能量的三分之一左右,冷却液和尾气的热能约占总能量的60%左右,存在大量能量的浪费。针对以上两方面的问题,本文设计余热回收系统回收柴油机冷却液和尾气的热能,将回收的热能用于农作物在联合收割机上脱粒后的干燥处理,从而解决粮食霉变和柴油机能量浪费的问题。首先,分析了东风2000联合收割机的能量和结构特点,根据能量和结构特点设计柴油机余热回收系统。利用CATIA建立余热回收系统三维实体模型,确定余热回收系统中设备的安装位置和连接关系。其次,根据初始数据完成对换热器、三通阀、风机、流体管道等余热回收设备的参数计算与选型;建立换热器Ⅰ、换热器Ⅱ、三通阀及控制器的数学模型,根据数学模型建立SIMULINK仿真模型,并对换热器仿真模型进行验证仿真和温度变化特性仿真。然后,采用建模仿真与Z-N工程整定相结合的方法初步确定PID控制器的控制参数,并建立余热回收系统的仿真模型。根据建立的仿真模型,仿真对比得出PI控制器控制效果最佳并利用Check Step Response Characteristics优化模块对控制器进行参数优化设计,优化后换热空气出口温度的超调量几乎为零,温度稳定到设定值的时间缩短60%左右。最后,利用仿真模型仿真分析余热回收系统的换热性能和控制性能,在冷却液温度动态变化时,控制器能迅速调整阀门开度使换热空气温度保持稳定,系统有较强的控制性能和稳定性,验证了余热回收系统的可行性。