基于大型柴油机废热梯级利用的船舶总能研究

发布时间：2017-05-05 22:02

  本文关键词：基于大型柴油机废热梯级利用的船舶总能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着全球石油资源的日趋减少和环境的日益恶化,节能与减排已成为人类共同关注的热点话题,尤其是在船舶领域。自2007年海洋环境保护委员会(MEPC)启动了新船能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)以来,船舶柴油机废气余热回收技术越来越受到各方的重视。 科技发展及现代化技术在船舶上的大量应用,使得船舶包含了众多的热力装置和设备,这些装置和设备之间热、功的联系构成了复杂的船舶总能系统。所以,总能系统的分析对于船舶节能与减排具有重大意义。 本文在对柴油机工作过程详细分析的基础上,利用能量守恒方程、连续性方程、气体状态方程建立了柴油机工作过程的数学模型。再利用集动态系统建模、仿真、分析于一体的软件MATLAB/Simulink对柴油机的冷却规律、气缸瞬时体积规律、燃烧放热规律等模块等进行封装、建模。然后,以某7.6万吨散货船的主机为研究对象,对其进行仿真,与实际工况对比以验证其正确性。并再此基础上对该柴油机的废热梯级利用进行计算,得到相关参数的计算结果。 根据该7.6万吨散货船柴油机的MCR稳态工况及该稳态工况下对柴油机废热梯级利用这两种情形,分别对该船舶的主机单元、发电柴油机单元、废热回收单元、伙食制冷循环单元、空调制冷循环单元和造水机单元及总能系统进行了炯分析,并分别计算这两种工况下的炯效率。然后根据计算结果进行节能与减排分析。 对于大型柴油机废热梯级利用产生的节能效果。从废热利用的角度来看,是因为动力透平和蒸汽透平利用了柴油机不可再利用的能量,即主机排气；从联合循环的角度来看,是动力透平的勃雷顿循环和蒸汽透平的朗肯循环按照热量梯级利用的原则结合在一起,最大程度的利用主机排气中的能量；从平均温度的角度来看,主机废热梯级利用降低了整个循环的平均放热温度,所以达到了较高的循环效率
【关键词】：船舶总能系统 废热梯级利用 建模与仿真 节能与减排
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题的意义及目的10-12
• 1.2 所选课题的题目及课题来源12
• 1.3 国内外研究现状12-16
• 1.3.1 废气能量回收利用及仿真研究现状12-14
• 1.3.2 总能系统研究现状14-16
• 1.4 本文主要工作16-18
• 第2章 大型柴油机废热利用介绍和潜力研究18-27
• 2.1 大型柴油机废热利用介绍18-22
• 2.1.1 废气涡轮增压18
• 2.1.2 余热制冷空调系统18-19
• 2.1.3 柴油机废热加热压载水19-20
• 2.1.4 利用废气余热发电或做功20-21
• 2.1.4.1 温差发电20
• 2.1.4.2 废气动力涡轮发电20-21
• 2.1.4.3 蒸汽透平发电21
• 2.1.5 其它一些余热利用技术21-22
• 2.2 大型柴油机排气能量估算22-26
• 2.2.1 柴油机的排气成分22-23
• 2.2.2 柴油机排气能量计估算23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 大型柴油机废热梯级利用模型分析27-49
• 3.1 柴油机废热梯级利用各系统模型27-35
• 3.1.1 柴油机废气涡轮增压器模型分析27-29
• 3.1.2 柴油机动力透平模型分析29-30
• 3.1.3 朗肯循环模型分析30-35
• 3.1.3.1 朗肯循环介绍30-31
• 3.1.3.2 朗肯循环的工质选取31-33
• 3.1.3.3 朗肯循环膨胀机的选取33
• 3.1.3.4 朗肯循环利用柴油机废热模型分析33-35
• 3.2 柴油机气缸热力分析35-42
• 3.2.1 柴油机缸内工质35-36
• 3.2.2 柴油机气缸热力计算36-38
• 3.2.3 柴油机气缸过程分析38-42
• 3.3 柴油机废热梯级利用模型边界条件42-48
• 3.3.1 柴油机缸内热力过程计算的边界条件43-48
• 3.3.1.1 柴油机的燃烧放热规律43-44
• 3.3.1.2 柴油机气缸周壁的传热规律44-45
• 3.3.1.3 柴油机进、排气质量流量45-47
• 3.3.1.4 柴油机瞬时气缸工作容积47-48
• 3.3.2 热边界条件48
• 3.3.3 力学边界条件48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 大型柴油机废热梯级利用的仿真计算49-57
• 4.1 MATLAB/SIMULINK简介49-50
• 4.2 基于SIMULINK的仿真程序设计50-52
• 4.2.1 仿真模型的一般性结构50
• 4.2.2 仿真模型的参数设置50-51
• 4.2.3 仿真模型中子系统的创建51
• 4.2.4 仿真模型中子系统的封装51-52
• 4.3 基于SIMULINK的柴油机废热梯级利用的仿真52-56
• 4.3.1 仿真系统的组成53
• 4.3.2 仿真及结果验证53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 大型柴油机废热梯级利用的船舶总能分析57-76
• 5.1 船舶总能系统各单元简化模型57-60
• 5.2 实船数据60-66
• 5.3 船舶总能计算及结果66-71
• 5.3.1 热物性参数计算66-67
• 5.3.2 总能系统分析模型67-70
• 5.3.3 船舶MCR稳态工况计算结果70
• 5.3.4 主机废热梯级利用后计算结果70-71
• 5.4 结果分析71-75
• 5.4.1 船舶节能分析71-74
• 5.4.2 船舶减排分析74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.1.1 本文工作总结76-77
• 6.2 创新点77
• 6.3 下步工作展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参编书籍82

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