船舶板式换热器污垢监测系统设计

发布时间：2017-07-17 06:21

  本文关键词：船舶板式换热器污垢监测系统设计

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【摘要】：船舶板式换热器长时间运行易产生污垢现象,对船舶安全构成威胁。且目前依靠经验对换热器脏污状态进行评估的方法难以满足船舶自动化智能化的要求。本文以表征污垢对换热器传热影响程度的重要参数——污垢热阻为研究对象,从实船管理的角度,完成船舶板式换热器监测系统的搭建。首先是对监测算法的设计。船舶中央冷却系统本质上是一个变流量调节系统,根据这一特点,并结合热阻方程,将污垢热阻的求取转化成实时总换热系数和高低温对流换热系数的求取问题。总换热系数可在换热器动态模型的基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法进行估计获得,而对流换热准则方程式相关系数则是通过对换热器传热实验数据的分析处理得到；其次,对建立的监测算法进行实验验证。搭建实验台,利用等流速法设计完成换热器传热实验,分别获得高低温侧对流换热准则方程式。通过对算法监测到的目标换热器不同脏污程度时稳定状态、热负荷波动及低温侧进口温度变化等情况下,监测结果与理论值的对比分析,验证监测算法的可行性。最后,搭建船舶板式换热器监测系统。以监测算法为基础,结合实船板式换热器管理需求,完成多功能换热器监测系统的设计。该系统实现换热器自动智能化管理的同时,也将提高船舶运营的安全性。
【关键词】：船舶冷却水系统 板式换热器 污垢热阻 监测
【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】：U664.814
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 污垢监测技术国内外研究现状10-12
• 1.2.2 污垢预测国内外研究现状12-13
• 1.2.3 换热器其他领域的研究13
• 1.3 本文的研究内容和结构13-15
• 第2章 船舶冷却水系统及换热器基础知识15-21
• 2.1 船舶冷却水系统原理及组成15-17
• 2.1.1 中央冷却系统概述15-16
• 2.1.2 中央冷却水系统的组成16-17
• 2.2 船用板式换热器的结构及性能17-19
• 2.2.1 板式换热器特点17-18
• 2.2.2 换热器结构及流体换热形式18-19
• 2.3 船舶板式换热器结垢过程特点19-20
• 2.3.1 换热器污垢的类型19
• 2.3.2 污垢形成过程19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 船舶板式换热器污垢热阻在线监测算法21-36
• 3.1 换热器热阻方程及参数影响因素分析21-24
• 3.2 板式换热器的动态热力学模型24-26
• 3.3 基于扩展卡尔曼滤波的参数估计26-30
• 3.3.1 卡尔曼滤波理论26-29
• 3.3.2 扩展卡尔曼滤波在换热器参数辨识中的应用29-30
• 3.4 对流换热准则方程式的求取30-34
• 3.4.1 对流换热系数的常用计算方法30-31
• 3.4.2 等流速法原理31-32
• 3.4.3 修正威尔逊图解法原理32-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第4章 换热器传热与污垢监测实验研究36-52
• 4.1 船舶冷却水综合实验台功能及原理36-42
• 4.1.1 实验台简介36-37
• 4.1.2 实验台结构组成37-41
• 4.1.3 实验台可靠性分析41-42
• 4.2 实验设计及操作步骤42-45
• 4.2.1 实验设计42-44
• 4.2.2 实验操作步骤44-45
• 4.3 实验结果分析45-51
• 4.3.1 热平衡误差分析45
• 4.3.2 高低温对流换热准则公式计算结果45-46
• 4.3.3 不同污垢热阻下监测算法的验证46-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 污垢监测系统的设计52-58
• 5.1 综合计算与处理模块52-55
• 5.1.1 实时污垢热阻值的计算52
• 5.1.2 污垢热阻达到阈值时间预估52-55
• 5.1.3 预测误差分析55
• 5.2 数据存储模块55-56
• 5.3 实时显示模块56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 附录：板式换热器传热实验数据表64-65
• 致谢65-66
• 研究生履历66

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本文编号：552368