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基于热管和温差发电的船舶缸套水余热利用研究
| 论文题名： | 基于热管和温差发电的船舶缸套水余热利用研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;缸套水;余热利用;温差发电;板式热管 |
| 摘要： | 船舶是一个巨大的能耗体，随着航运业的不断发展，船舶行业的能源消耗量逐年攀升，加剧了全球环境恶化和能源危机，危及人类赖以生存的环境。为此，国际海事组织(IMO)对船舶节能减排提出了更严格的技术要求。2015年实施的新船能效设计指数(EEDI)从碳排放的角度限制船舶能耗。因此，必须深入研究船舶能效问题，挖掘船舶方面可以用的余热能量。温差发电技术运用热电转换材料能直接将热能转换成电能，具有无运动部件、结构简单，寿命长，绿色环保等优点，已在余热回收方面发挥了巨大作用。 本文基于温差发电原理，利用板式热管技术，对船舶柴油机缸套水余热利用进行研究，主要完成如下工作: (1)根据W(a)rtsil(a)4L20船用柴油机缸套水状态参数，设计了一种板式热管温差发电系统; (2)结合所设计的系统，对温差发电系统的工作性能参数进行理论计算，包括最大输出功率和热电转换效率。探讨了冷源温度、热流体流量和模块中发电片数量对系统工作性能的影响; (3)搭建实验台，实验研究系统输出功率和热电转换效率与热流体流量、冷源温度、负载电阻之间的关系，并与理论计算结果进行对比。 通过上述研究工作可以得出以下几点结论: (1)当模块中发电片数量由4块增加到16块后，最大输出功率变为原来的2.32倍，就成本和结构复杂性而言，增加模块中发电片数量更有利; (2)热流体流量从5L/min增加到9L/min时，每增加1L/min，系统输出功率增幅1.3％;而冷源温度从25℃增加到40℃时，每增加3℃，系统输出功率减小10％;后者变化较前者明显，说明温差是影响系统热电输出性能的主要因素; (3)本文设计的温差发电系统，在冷源温度为25℃，集热器平均入口温度为88.42℃，热流体流量为9L/min时，最大输出功率27.68W，热电转换效率为3.98％。 (4)若根据本文所设计系统的性能回收利用Wartsil(a)4L20船用柴油机缸套水的余热，最大输出功率可达6965W。 |
| 作者： | 李海涛 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 纪玉龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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