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原文传递中型邮轮机舱动力系统余热发电仿真与试验研究

论文题名：	中型邮轮机舱动力系统余热发电仿真与试验研究
关键词：	中型邮轮;动力系统;余热回收;有机朗肯循环
摘要：	现今，全球化石能源日益匮乏，燃油价格不断提高，同时全球气候与环境也在不断恶化，为此国际海事组织对船舶燃油使用以及排放提出了更加严格的要求，所以船舶如何做到节能减排成为了世界各国研究和关注的焦点。目前，船舶柴油机消耗燃油所产生的能量被用来维持船舶运行的部分不到50%，超过一半以上的热量以主机排气、冷却水以及冷却空气等形式散失到大气中，造成了巨大的能源浪费。如果能够通过余热回收的方式将这些能量损失利用起来，那么就能达到提高能量利用率同时降低排放的效果。有机朗肯循环技术可以有效的对中低温热源进行回收利用，若是能应用在船舶柴油机余热回收上将会带来显著的收益。本文以有机朗肯循环为基础，对中型邮轮柴油机余热回收系统进行研究，展开了如下工作：　　（1）以某一中型邮轮柴油机余热能为研究对象，结合有机朗肯循环技术，设计出一套有机朗肯循环余热回收系统，利用能量分析法对影响系统性能的重要参数进行研究，通过仿真模拟可以得出：在蒸发压力不超过3MPa时，R245fa系统的循环效率随着循环流量的增加先增大后减小，当蒸发压力超过3MPa时，循环效率随着工质流量的增加不断减小；对于R134a系统，在对应压力范围内，循环效率随工质流量的增加均呈现先增大后减小的趋势。对于两种系统，随着蒸发压力的增加，循环效率的最大取值点所对应的工质流量在不断变小。在工质流量一定时，随着蒸发压力的增加，两种系统的循环效率都在不断增大，并且R245fa系统输出功率以及效率要更高。当烟气末温发生变化时，在相同的蒸发压力下，两系统各自的循环效率变化趋势不受影响，循环效率最大值及最小值基本维持相同，而取得最大效率所对应的工质流量在不断减小。　　（2）采用?分析法对R245fa系统和R134a系统以及系统各部件进行仿真分析，研究结果表明R245fa系统具有更高的?效率。对于两种系统而言，蒸发器、冷凝器的?损率以及?损系数均为较高水平，为提高系统以及相关部件的能量利用程度，可以针对蒸发器和冷凝器设备来进行优化改进，从而提高船舶能量利用效率。　　（3）设计并搭建了有机朗肯循环余热回收系统试验台架，结合试验台架研究了系统蒸发压力、工质过热度以及热源温度变化对系统蒸发器换热量、输出功率、热效率以及?效率的影响。试验结果表明：系统输出功率、热效率以及?效率随蒸发压力的升高不断增大，并在蒸发压力由1.5MPa增加到2MPa时，分别取得最大值690.34W、4.93%和1.32%；当工质过热度增大时，系统输出功率和?效率均呈现上升趋势，当系统过热度达到最大值12℃时，有最大输出功率704.97W及最大?效率1.47%，而系统热效率随过热度增大先增大后减小，在过热度为6℃时，取得最大值5.28%；系统输出功率和?效率随热源温度的上升不断增大，当热源温度达到最大值98℃时，有最大输出功率796.27W，最大?效率1.58%，系统热效率受热源温度变化的影响并不明显，当热源由88℃增加到98℃时，系统热效率基本保持在4.71%。
作者：	郑雄
专业：	轮机工程
导师：	徐立
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021