天然气发动机LNG供给系统设计及性能研究

发布时间：2021-10-22 15:37

　　日益严苛的排放法规政策相继出台,作为污染排放的大户,船舶运输行业的业主们不得不采取措施来应对法规限制。在诸多的船用发动机减排方式中,使用LNG作为替代燃料可以使发动机排放大幅缩减且经济性影响较小,受到越来越多人们的关注。但由于存在气-液相态转化的问题,天然气发动机（尤其是LNG发动机）的燃料供给系统与传统发动机具有较大差异。因此,进行天然气发动机LNG供给系统设计及性能研究具有重要意义。本文以天然气动力船匹配为背景,针对WP10天然气发动机设计了一套LNG燃料供给系统。依据在系统中功能的不同,将整个系统分成存储模块、输送模块、加热气化模块、阀组模块。对各模块中的关键设备,如储罐、气化器、管路等部件,进行了计算选型与参数分析。根据LNG供给系统的安全规范要求,对监控系统和事故处理系统进行分层设计,提供设备参考及功能分析。根据LNG气化系统的工作原理,在AMEsim中建立气化器-发动机冷却系统联合模型,对LNG的气化过程进行了分析,并研究LNG物性参数和冷却水的物性参数对气化效果的影响。研究结果表明LNG在气化器进口处的温度偏差不是很大时,对气化器性能基本没有影响,当LNG流量增加时气化效... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 天然气发动机LNG供给系统介绍
    1.3 国内外LNG供给系统发展现状
        1.3.1 LNG动力船发展现状
        1.3.2 LNG供给系统发展现状
        1.3.3 LNG供给系统主要技术发展现状
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 WP10发动机LNG供给系统总体设计
    2.1 WP10发动机燃料供给系统功能要求
    2.2 LNG供给系统设计
    2.3 LNG供给系统模块划分与功能
        2.3.1 存储模块
        2.3.2 气化模块
        2.3.3 输送模块
        2.3.4 阀组模块
    2.4 各模块工作流程
    2.5 本章小结
第3章 LNG供给系统部件设计选型
    3.1 主机供气需求
    3.2 存储模块
        3.2.1 储罐的设计要求
        3.2.2 设计流程
        3.2.3 储罐的选材
        3.2.4 储罐结构参数计算
    3.3 加热气化模块
        3.3.1 气化器的选型
        3.3.2 气化器功率计算
    3.4 输送模块
        3.4.1 管路材料选型
        3.4.2 管径计算
        3.4.3 管壁厚度计算
        3.4.4 低温管路保温层厚度计算
    3.5 基于GUI中LNG供给系统界面设计
        3.5.1 GUI简介
        3.5.2 LNG供给系统GUI设计
    3.6 本章小结
第4章 安全系统设计
    4.1 监控系统
    4.2 设备
    4.3 事故处理设备
    4.4 本章小结
第5章 LNG供给系统气化器建模与性能分析
    5.1 气化器气化性能研究软件的选择
    5.2 气化器换热系数计算
        5.2.1 单相状态换热系数计算
        5.2.2 两相状态换热系数计算
    5.3 气化器与发动机冷却系统建模
        5.3.1 气化器建模
        5.3.2 发动机冷却系统的建模仿真
        5.3.3 气化器与发动机冷却系统联合仿真模型
    5.4 气化器内物质参数响应变化
        5.4.1 冷却水参数
        5.4.2 LNG参数
    5.5 发动机冷却系统冷却液温度变化
    5.6 LNG与冷却水特性对气化器气化效果的影响
        5.6.1 LNG特性对气化器气化效果的影响
        5.6.2 冷却液特性对气化器气化效果的影响
    5.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]某小型LNG动力船舶燃料储罐的设计[J]. 张国岭,邢明.  广州航海学院学报. 2017(02)
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博士论文
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硕士论文
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[8]基于动态过程的LNG燃气客车发动机关键控制技术的研究[D]. 韦寓捃.华南理工大学 2013
[9]FR340N天然气发动机的匹配及实验研究[D]. 刘晓群.西华大学 2013
[10]LNG/柴油双燃料船舶动力装置的可靠性研究[D]. 郭波.武汉理工大学 2013



本文编号：3451393