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应用LNG冷能的船舶空调系统研究
| 论文题名： | 应用LNG冷能的船舶空调系统研究 |
| 关键词： | 液化天然气船;冷能利用;经济性分析;空调系统 |
| 摘要： | 船舶空调系统作为提高船员生活舒适性设备被广泛安装于船舶，然而船舶空调系统消耗大量的船舶电力，从而间接导致了环境污染。近年来液化天然气（LNG）动力船以其清洁、环保受到船舶市场的青睐。LNG富含大量的冷能，将船舶上的LNG冷能应用到船舶空调系统已经具有很强的现实意义。 本文针对以LNG为燃料的某3000吨多用途船，开展了将LNG冷能利用于船舶空调的研究。基于热平衡理论，利用TRNSYS建立了船舶多功能舱室动态负荷数学模型，同时根据船舶舱室人员在室率、灯光和设备使用率等实际使用情况，计算得到了该船舶空调系统的冷负荷。计算结果表明：1）所研究的船舶舱室总冷负荷全年最大值为10.76kW，总制冷时间为4480h，占全年总时间的55.7％；2）所研究的船舶舱室中驾驶室Room7冷负荷最大，为1.998kW；3）各个舱室的冷负荷在每天的下午4点达到最大值，早上7点达到最小值。计算结果为LNG冷能船舶空调系统设计提供基础设计数据。 针对3000吨多用途船提出了三种 LNG冷能船舶空调系统的概念性设计方案：LNG冷能船舶空调一级载冷剂循环系统、LNG冷能船舶空调二级载冷剂循环系统、LNG冷能船舶空调制冷循环系统。基于“黑箱模型”理论，采用模块化方法在Aspen Plus中建立了LNG冷能船舶空调系统全局仿真模型，以?效率和实际运用可行性为目标导向，对三种设计方案进行了热力学分析，计算系统各节点压力、温度、焓、熵、?等参数。仿真结果表明，以R404a为一级载冷剂，60%乙二醇溶液为二级载冷剂的LNG冷能船舶空调二级载冷剂循环的改进方案S2系统具有更强的实际可操作性，且该系统中换热器 HE1的?效率为25.05%。费用年值法是综合设备初投资和运行费用两方面影响因素的设备经济性分析方法，基于此方法对3000吨多用途船的常规蒸汽压缩制冷和LNG冷能空调实施方案进行经济性分析和评价。通过计算表明：蒸气压缩式船舶空调的费用年值为5.635万元，LNG冷能船舶空调系统的费用年值为3.119万元，费用年值降低2.516万元，因此LNG冷能船舶空调系统具有良好的经济性。 针对LNG冷能船舶空调二级载冷剂循环S2系统，设计了实验方案。对LNG汽化系统、载冷剂循环系统、缸套冷却水回热系统、空调风系统进行了关键部件设计、选型；并在实船上搭建了实验测试系统，同时对所用器材进行了选型；制定了实验大纲。 |
| 作者： | 董瑞 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 马哲树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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