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基于有机朗肯循环船舶柴油机余热利用研究
| 论文题名： | 基于有机朗肯循环船舶柴油机余热利用研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;有机朗肯循环;余热利用;数值模拟 |
| 摘要： | 目前，船舶柴油机热效率可达50％左右，在所有动力机械中最高。但是仍然有近一半的热量通过排气以及冷却等方式损失掉，这不仅造成了能源的浪费，而且对环境造成污染。如果能将这部分热损失回收再利用，将是一种既提高热效率又减少环境污染的双赢举措。但是船舶柴油机热损失温度相对较低，常规方法很难进行有效利用。有机朗肯循环余热回收技术在低温余热回收领域具有一定的技术优势，已经广泛应用于工业余热、太阳能等相对低品位热能的回收利用之中。因此，本文以大功率二冲程低速船舶柴油机作为研究对象，研究利用有机朗肯循环回收船舶柴油机余热。 首先，从朗肯循环的热力学原理出发，对朗肯循环各个阶段的热力学模型进行详细地分析，并总结有机工质选用的原则和标准，在此基础之上筛选出最常用的八种有机工质，汇总出其详细性质参数，作为后续研究的备选工质。 其次，选取MAN公司生产的船用柴油机主力机型6S50ME-C8.2进行研究，以推进特性的试验数据为基础，分别计算主机在不同负荷下排气余热有机朗肯循环系统可回收功率和冷却余热有机朗肯循环系统可回收功率。通过比较可知有机朗肯循环冷却余热系统回收效果更好，而且冷却余热回收系统对主机结构改动不大，尤其适用于旧船改造中加装余热利用装置的情况。 再次，基于国内有机朗肯循环船舶余热回收技术相对落后的现状，本文针对有机朗肯循环冷却余热回收系统主要热力设备进行了详细的结构设计，并对相关参数做最优化的计算，为后续的数值模拟仿真以及设计提供依据。同时，通过估算9S50ME型主机有机朗肯循环余热回收系统的主要热力设备的结构尺寸，得知空间尺寸是限制有机朗肯循环余热回收系统在更大功率船舶上应用的因素之一。 最后，利用GT-SUITE软件建立柴油机数值仿真模型，结合试验数据对模型进行调试。再加装有机朗肯循环余热回收模型回收主机冷却余热，比对分析主机不同负荷下各主要参数的变化，得知有机朗肯循环系统在主机高负荷运行时效果更好，再进一步分析余热系统主要参数的影响，给出主机高负荷运行时余热回收系统最佳运行方案。 |
| 作者： | 张金钊 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 冯永明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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