船舶空调系统变频调节的节能性研究

发布时间：2017-10-18 17:33

  本文关键词：船舶空调系统变频调节的节能性研究

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【摘要】：为了保证船舶航行的安全性和船员舒适性的需要,船舶空调系统运行负荷均按照最恶劣条件设计。船舶空调系统大约85%以上时间运行在部分负荷下,其负荷只占到额定负荷的60～80%。传统的船舶空调系统采用恒转速、恒功率的运行方式,造成大量的能量浪费。我国作为世界第一造船大国,船舶的变频节能技术有着巨大的市场和发展前景。本文在对船舶空调热负荷理论分析的基础上,研究船舶航行在不同时域、不同地域下的空调系统的热负荷,全面分析了船舶空调系统热负荷的变化规律。以"育鲲"轮为算例,分析结果表明,新风热在船舶空调热负荷的比重中占比最大,占到了 46%,系统热负荷受环境温度影响明显,平均每增长1℃,系统负荷便增加77kW。之后,对船舶空调系统各组成部分进行了能耗分析,建立了各子系统协调稳态运行的数学模型。将"育鲲"轮作为研究对象,结果显示组成空调系统总能耗的各子系统能耗,制冷机组系统能耗占比最大,为65.68%,冷冻水系统能耗占比最小,为3.18%。对船舶空调系统采取整体变频调节技术后,研究了空调热负荷的变化对船舶变频空调系统性能的影响,并从低能耗、高制冷的角度对影响船舶空调系统性能的冷冻水进口温度和冷却水进口温度进行了分析。由模拟结果可知,采用整体变频调节技术之后,当船舶空调系统热负荷从设计负荷占比100%降低为设计负荷40%时,系统能耗降低288kW,节能率为72.7%。当冷冻水进口温度在6℃时,系统能耗最低,为394.3kW。当冷却水进口温度从30℃降低为25℃时,系统节能49kW,节能率为12.7%。本文设计了多种空调系统变频改造的策略,并以"育鲲"轮为算例,计算各策略下船舶空调系统的变频节能情况、改造初始投资、节省资金等经济指标,结果表明,在"育鲲"轮从大连驶至新加坡90%的航运时间内,系统热负荷低于额定负荷的70%。对船舶空调系统采用整体变频改造方案时,节能率最高,为30.2%。
【关键词】：船舶空调系统 能耗分析 变频节能 经济分析
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.86
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究意义10-12
• 1.2 国内外的研究现状12-16
• 1.2.1 国内研究现状12-14
• 1.2.2 国外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 船舶空调系统热负荷分析18-33
• 2.1 船舶空调系统热负荷计算方法18-23
• 2.1.1 传入热19-21
• 2.1.2 人体热21-22
• 2.1.3 照明热22-23
• 2.1.4 风管渗入热23
• 2.1.5 新风热23
• 2.2 "育鲲"轮船舶空调系统热负荷计算实例23-27
• 2.3 船舶空调系统热负荷影响因素分析27-31
• 2.3.1 环境温度的影响28-29
• 2.3.2 相对湿度的影响29-30
• 2.3.3 新风比的影响30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 船舶空调系统的数学模型33-45
• 3.1 风机盘管系统的数学模型34-36
• 3.2 制冷机组数学模型36-40
• 3.2.1 蒸发器的数学模型36-38
• 3.2.2 压缩机的数学模型38
• 3.2.3 电子膨胀阀的数学模型38-39
• 3.2.4 冷凝器的数学模型39-40
• 3.3 船舶空调水系统数学模型40-41
• 3.4 船舶空调系统计算实例41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 船舶变频空调系统节能性研究45-69
• 4.1 空调负荷变化对船舶变频空调系统的影响45-49
• 4.2 冷冻水进口温度对空调变频系统的影响49-61
• 4.2.1 保持冷冻水出口温度不变49-55
• 4.2.2 保持冷冻水进出口温差不变55-59
• 4.2.3 两种调节方式的比较59-61
• 4.3 冷却水进口温度对空调变频系统的影响61-67
• 4.3.1 保持冷却水流量不变61-64
• 4.3.2 保持冷凝温度不变64-66
• 4.3.3 两种调节方式的比较66-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第5章 船舶变频空调系统的经济性分析69-76
• 5.1 船舶变频空调系统的经济性分析方法69-71
• 5.2 船舶空调系统变频改造经济性分析计算实例71-75
• 5.3 本章小结75-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间公开发表论文82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

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