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船舶双燃料发动机多形式余热回收利用潜力研究
| 论文题名： | 船舶双燃料发动机多形式余热回收利用潜力研究 |
| 关键词： | 船舶双燃料发动机;余热回收;梯级利用;动力循环模型 |
| 摘要： | 随着科学技术的发展和全球贸易的深化，作为一种清洁而廉价的运输方式，航运受到各国的青睐。然而，在能源储备严重枯竭、生态环境持续恶化和节能减排理念盛行的背景下，航运所面临的高能耗和高污染问题给科技工作者和相关企业带来前所未有的挑战。船舶在运行中消耗大量燃料，然而仅有少部分热量转化为有用能驱动船舶工作，剩余热量则以烟气、缸套冷却水和润滑油等形式排放到环境中。这部分余热为科技工作者和制造企业提供巨大机遇：高效回收和利用余热能显著提高船舶发动机整体热效率，降低油耗和污染排放。 首先，针对船舶存在的可观余热，基于热力学原理建立基本动力循环数学模型，包括布雷顿循环、有机朗肯循环、有机闪蒸循环和有机三边形循环，并借助现有的实验数据对比验证模拟仿真的准确性。之后分析和讨论工质类型、混合比和匹配方式对双回路朗肯循环性能的影响，从而确定出最优的运行工质和配置方案，为后续章节深入研究提供参考信息。 随后，由于多级换热具有卓越?性能，设计一种梯级余热回收系统用于回收烟气可观的余热，分析敏感性参数与各个子系统性能间的变化规律以及子系统的协同作用对梯级系统的影响。由于热源波动性对制冷循环产生消极影响，提出一种控制策略动态调控进入蓄热器的潜热以及释放到制冷循环的余热。 中低负荷下液化天然气路开启，气化过程产生大量冷能。为此，提出一种多功能梯级冷能回收系统。其中，冷能存储系统以液态空气为媒介，在冷能需求低谷期存储大部分冷能；达到高峰期后释放，从而满足动态的冷能需求。考虑到船舶日常产生的污水，基于冷冻法原理借助冷能实现污水净化。剩余冷能进入冷藏室发挥食品保鲜功能。之后引入需求因子调配进入三个子系统的液化天然气冷能，以满足船舶动态变化的日常需求。 获得集成系统设计方案后，以?效率和投资成本为目标对系统进行多目标优化，获得各个工况下性能最突出的运行参数，并在热力学性能、经济效益和环境效益上全面评估集成系统性能。数值结果显示与原始发动机系统相比，安装集成系统后显著提高整体热力学性能。该系统能在规定时间内回收投资成本，具有卓越的节能减排特性，为致力于全面提高船舶发动机系统性能的研究人员和制造商提供一个可行的思路。 |
| 作者： | 苏子翔 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 欧阳天成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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