高效燃油式潜水热水机结构设计及其热效率研究

发布时间：2020-04-14 14:26

【摘要】：潜水热水机用于加热自然界海水淡水,加热到一定温度的工质水通过泵和脐带输送到潜水服中,为潜水员的水下供暖提供重要的保障。目前,我国使用的潜水热水机为电加热式,它具有绿色环保、便于运输等优点,但是电加热式潜水热水机同时具有加热慢,能源利用率低,不适用于电力受限的小型船只等缺点,该缺点一定程度上限制了我国潜水事业的发展。本文的高效燃油式潜水热水机以0#柴油为燃料,具有加热快、效率高、适用范围广等优点,弥补了电加式潜水热水机的不足。本文的主要内容有:(1)燃油式潜水热水机结构设计:对0#柴油的油质进行了分析研究,计算了不同温度下烟气焓值和生成物组份,通过热平衡计算,求出了燃油式潜水热水机的热效率和耗油量。根据已知条件对燃油式潜水热水机的整体结构进行了设计,并对各零部件进行了三维建模,开展了燃油式潜水热水机的火焰筒传热和对流面传热计算,对系统整体进行了总热平衡校核,对燃油式潜水热水机各重要部件进行了强度校核。(2)燃油式潜水热水机力学性能、热力学性能分析:对锅筒元件进行了弹性力学分析,运用逆解法求出了锅筒的变形量、等效应力和等效应变。利用Workbench软件对锅筒元件进行了静力学仿真,并将仿真结果与理论计算结果进行了对比,分析了造成仿真结果出现误差的原因,对比结果证实了模拟仿真的正确性和精确程度,并对燃油式潜水热水机的其他重要零部件进行了静力学仿真分析,验证了零部件的强度。对火焰筒和螺纹管的热场进行了仿真模拟。(3)火焰筒热结构耦合分析:对火焰筒进行了热结构耦合分析,通过与只受静力场作用的仿真云图对比,分析了温度场对火焰筒的影响,研究了在热结构耦合作用下,火焰筒整体总变形量,强度等的变化情况。(4)燃油式潜水热水机热效率分析:分析了燃油式潜水热水机的热效率,并且指出了影响燃油式潜水热水机热效率的相关因素,对影响热效率的主要因素进行了分析和数学建模,建立了送风量模型和螺纹管对流传热模型,建立了其相关因素与热效率之间的关系式。对影响燃油式潜水热水机热效率的其他相关因素进行了分析,并且提出了相关解决方案。本论文设计了燃油式潜水热水机的结构,对火焰筒和螺纹管的热场进行了分析研究,对火焰筒进行了热结构耦合研究,优化了螺纹管的主要功能参数。通过本文的研究,了解了热水机热场分布对热水机的作用,清楚了热结构耦合对火焰筒的影响,确立了燃油式潜水热水机热效率的影响因素。
【图文】：

结构分类

热水机的整体结构包括锅筒、火焰筒、烟室、火管、支脚、法兰以及法兰盖等等，各部分的连接件都选用的是通用标准件，以此来满足维修时的可换性，减少热水机维修成本。对于一些非通用标准件，就要求对它们进行设计。在设计这些非标准件时，要根据国家现有的相关标准设计，在设计时，还要考虑现有的加工技术能否生产出来，能否找到合适的替代材料以减少成本等。2.3.1 燃油热水机类型的确定燃油热水机的结构有立式和卧式两种形式[22]，而卧式结构又可进一步分为三种，分别是干背式，湿背式和中心回焰式。立式热水机的结构较为简单，工作人员在安装和操作时都较为方便，最主要的是立式热水机占地面积小，适宜在面积小的工作场地运行。卧式热水机则具有受热面积大，储水量多，组装化程度高等优点。综合考虑，决定本燃油式潜水热水机采用卧式结构。

工作曲线,燃烧器,工作曲线,锅筒

图 2-2 燃烧器工作曲线图结构设计水机的结构包括锅筒、锅筒法兰、法兰端盖、烟连接件等构成。除了一些重要件和关键件需要设因此，这部分零件不需要再进行设计，只需要按所选的燃烧器的参数进行设计的[37]，火焰筒由三以及封头。它们之间是通过焊接的方式进行连接头，，翻边为了保证与前烟室连接时的稳定性。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P754.3

【参考文献】