船用烟气余热S-CO2布雷顿循环发电系统性能分析

开展船舶主机不同负荷工况下的S-CO₂布雷顿循环余热系统热力学特性和效能分析是其实现工程应用的必要环节。本文通过性能分析确定系统热力学参数对净输出功率和平准化能源成本的影响变化趋势,最佳运行参数范围以及系统关键热力学参数。通过主机典型负荷工况下的效能评估,分析集成S-CO₂再压缩布雷顿循环余热发电系统后的船舶节能减排效益。结果表明：主压缩机入口压力和压比对整个余热发电系统热力学性能和经济性影响最为显著,可调节这2个关键热力学参数以确保系统在船舶主机不同负荷下获得良好系统性能;集成该余热发电系统后,MAN8S90ME-C10.2型主机系统热效率最高可提高0.91%,燃油消耗量平均每年可减少51 t,NO₂和CO₂的排放量每年可分别减少2.28 t和760 t。     

热源变化影响下S-CO2布雷顿循环动态分析

文章基于能量守恒微分方程建立了改进的S-CO₂再压缩布雷顿循环动态模型,分析了船舶烟气温度和流量的变化对循环系统的动态响应。研究结果表明,热源温度和流量的降低导致循环系统的输出功以及循环效率降低;相对于热源流量,热源温度对循环系统的影响较大。     

改进舰用增压锅炉系统运行特性的一种优化方法研究

在舰用增压锅炉系统实际运行中,工作环境的改变会导致涡轮机组无法运行在最佳功率匹配点,继而导致增压锅炉系统偏离设计工况运行。为改进该问题,提出采用压气机喷水方式优化系统运行特性。首先分析了舰用增压锅炉的结构及原理,依据舰用增压锅炉系统的特征建立了压气机、辅助汽轮机、烟气涡轮、舰用锅炉等相关系统的全工况数学模型,然后通过仿真实验,验证了加湿度对锅炉燃油耗量,涡轮机组烟气进汽量、烟气温度、做功能力和辅助汽轮机耗功等主要参数的影响,仿真结果表明压气机喷水是改进舰用增压锅炉系统运行特性的一种有效方式。     

二级回热式氨水循环发电系统性能

利用二级回热式氨水循环发电系统回收柴油机排气余热;以系统热效率为优化目标,分析氨水基液浓度、蒸发压力、蒸发温度和冷却水温度等特征参数对氨水循环系统性能的影响。结果表明:在保持其中3个特征参数恒定的条件下,二级回热式氨水循环发电系统的热效率随着基液浓度的增大而下降,随着蒸发压力的增大而升高,随着蒸发温度的升高而先升高后趋于平稳,随着冷却水温度的升高而下降;当最优运行点性能参数为氨水基液浓度44%、蒸发压力4.0 MPa、蒸发温度214℃时,该二级回热式氨水循环发电系统的热效率最高达到11.52%。     

船舶余热有机朗肯循环的工质选择

船舶耗油量巨大且会产生大量余热和氮硫化物,为实现船舶节能减排,本文考虑使用有机朗肯循环回收利用船舶余热。但船舶余热形式复杂且温度不同,为使系统性能达到最佳,本文选取7种工质,并以MAN S35MC船舶柴油机为例,通过性能对比分析得出:相比其他工质,R601最适宜船舶余热的回收利用。在最佳工况条件下,有机朗肯循环系统回收利用船舶余热的总热效率能达到12.35%,总输出功率266.24kW,总■损率309.02kW,可使船舶柴油机的有效功率提高6.32%,这对实现船舶节能减排具有重大意义。     

低压自然循环系统自然循环能力限特性分析

基于一维四方程两相漂移流模型,采用数值计算的方法对低压自然循环系统在不同的加热段入口欠热度及不同系统压力情况下的自然循环能力特性进行了研究.结果表明,当系统运行压力为1.5 MPa时,选定自然循环系统加热段入口欠热度,总存在某一加热热流密度使得系统的自然循环流速最高;不同的系统运行压力对自然循环系统的自然循环能力有明显的影响.     

压缩机中间补气的经济器热泵循环性能分析

基于四种压缩机中间补气的经济器热泵循环方式的比较,提出两级节流经济器循环的改进方案,并建立通用的系统模拟数学模型,以热泵热水机为例分析与讨论蒸发温度、补气孔口位置和补气压力对系统性能的影响.结果表明:准一级压比一定时,系统制冷量、压缩机功率和COP均随蒸发温度和补气压力的增加而增加;补气温度饱和的假设下,最佳压缩机补气位置应设置在吸气刚刚结束时刻;补气对系统制热量的提升随蒸发温度上升而逐渐降低;换热器式经济器循环的换热器额定换热量应满足不同运行工况下最大换热量的需求.     

柴油机不可逆循环性能分析及优化

建立了不可逆diesel循环的热力学模型，对diesel循环进行了有限时间热力学分析。推导出在内可逆、内外均不可逆时diesel循环在给定热力学模型下输出功率与热效率之间的关系式，并证明了内可逆diesel循环有一最大输出功率，而此时循环热效率即为著名的CA效率，并求出了最大输出功率表达式，证明了在具有最大输出功率时循环压缩比及预胀比有确定的关系。当具有内外双重不可逆时，相应公式只是对内可逆时的公式用不可逆系数I进行修正，即用ITL代替原公式中的TL即可。给出了计算实例，并通过实例计算分析了内不可逆系数、热源温度对最大输出功率、热效率的影响及循环压缩比、预胀比对热效率的影响。本文的研究对内燃机的设计和性能评估有理论意义。     

回热对闭式燃气轮机循环性能的影响

本文研究恒温热源条件下具不要逆压缩、膨胀过程的闭式燃气机回热循环有限时间热力学性能，导出循环功率输出和热效率与循环压比间的关系，由此可得最佳功率，效率特性，对于给定的热源条件，回热对循环功率有很大影响，这一结论与经典的分析明显不同，分析中计入了工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失和压气机，涡轮机中的不逆压缩和膨胀损失，当不计高，低温侧换热器的热阻损失时，本文结果与经典结论一致。     

船用镁基湿法脱硫中试试验研究

针对国际海事组织(IMO)日益严格的SO2排放限值,开展适用于船舶废气的镁基湿法脱硫试验研究.基于中试试验平台,以氢氧化镁浆液作为吸收剂,研究影响脱硫效率的关键工艺参数,包括液气比、浆液pH值、烟气流速、入口 SO2浓度、浆液温度等.结果表明,在所研究的工况范围内,加装传质构件的喷淋塔脱硫效率显著优于未加装前,可达98.24％,提高2个百分点;脱硫效率随液气比、浆液pH值和烟气流速的增大而升高,高至98.24％,随入口 SO2浓度和浆液温度的增大而降低,低至95.35％.研究结果可为镁基湿法脱硫技术在船舶上的应用提供支撑.     

非共沸混合工质有机朗肯循环余热回收系统的热力性能

基于热力学第一定律与第二定律分析法,构建非共沸混合工质有机朗肯循环中低温余热发电系统热力性能的计算模型,研究非混合工质R245fa/R123在各中配比浓度下(质量分数),蒸发温度对系统热效率、?效率等性能的影响。结果表明,非混合工质R245fa/R123在各中配比浓度下,系统的?效率均高于使用纯工质R245fa或R123时的?效率,但非共沸混合工质有机朗肯循环系统的热效率却均低于使用纯工质R245fa或R123时的热效率。使用非混合工质R245fa/R123作为循环工质,可提高系统的?效率,但热效率会降低。     

通过增加喷嘴环叶栅改善柴油机低负荷运行工况的探讨

针对船舶涡轮增压柴油机在低负荷工况运行时,出现增压压力不足,燃烧过量空气系数过小的特性,提出了一种通过增加增压器喷嘴叶栅数来提高增压器的压比和空气量的新方法,以改善增压器与柴油机的匹配与柴油机低负荷工况运行的性能。     

船舶电气设备水冷系统的自动控制方法

针对船舶水冷系统控制方法对设备温度控制不理想的问题,研究船舶电气设备水冷系统的自动控制方法。该方法利用监控装置对运行的电气设备进行热量实时监测,使用温度传感器将温度置换成预警信号,水冷系统的中央处理单元根据信号的波动幅度检测发热设备的液冷板降温能力,根据端口热量计算需要的冷却液总量,利用热交换器降低循环水温,以此实现自动控制。实验结果表明:与传统控制方法相比,所提出的自动控制方法下的设备温度保持在15℃以下,并且比传统控制方法下降了47.5℃。由此可见,所研究的自动控制方法更能有效保证电气设备正常运行。     

船用带经济器的离心式空调系统的理论分析与试验研究

为实现船舶空调系统的节能降耗,将带有经济器的离心式空调系统引入到船舶空调系统中。在定蒸发温度/变冷凝温度工况下,通过理论分析和试验研究,在验证带有经济器的离心式空调系统适用于船舶的同时,探究系统性能参数随冷凝温度的变化规律。结果表明:将带有经济器的离心式空调系统应用于船舶空调系统中是可行的;系统性能参数的理论模拟值和试验测得值随冷凝温度的变化趋势一致,理论值优于试验值,压缩机的排气温度和功率随冷凝温度的升高而增高,系统制冷量和制冷能效比(EER)随冷凝温度的升高而下降,EER介于6.87～10.14之间。     

船用带经济器的离心式空调系统的理论分析与试验研究

为实现船舶空调系统的节能降耗,将带有经济器的离心式空调系统引入到船舶空调系统中。在定蒸发温度/变冷凝温度工况下,通过理论分析和试验研究,在验证带有经济器的离心式空调系统适用于船舶的同时,探究系统性能参数随冷凝温度的变化规律。结果表明:将带有经济器的离心式空调系统应用于船舶空调系统中是可行的;系统性能参数的理论模拟值和试验测得值随冷凝温度的变化趋势一致,理论值优于试验值,压缩机的排气温度和功率随冷凝温度的升高而增高,系统制冷量和制冷能效比(EER)随冷凝温度的升高而下降,EER介于6.87～10.14之间。     

基于单片机的船舶液压系统温度控制技术

船舶液压系统在适当的温度范围内使用对提高船舶液压系统的工作可靠性及元件使用寿命具有重要的意义。提出基于单片机的船舶液压系统温度控制技术。对单片机控制船舶液压系统的温度参数进行自适应计算,并对自适应温度控制参数进行优化,实现基于单片机的船舶液压系统温度精确控制。仿真实验结果表明,所提的基于单片机的船舶液压系统温度控制效果较好,在船舶重载工况下,温度控制能源损耗较低,系统整体输出功率稳定,为船舶液压系统的稳定运行提供理论基础。     

船舶余热驱动的溶液除湿蒸发冷却空调系统性能分析

从节能环保的角度出发，针对船舶独特的海上环境，构建一种新型船舶余热驱动的溶液除湿蒸发冷却空调系统，该系统使用船舶余热作为再生热源，使用室内排风作为再生空气，并充分利用海水作为自然冷源。使用Simulink建立该系统的仿真平台，在船舶空调夏季设计参数下，新风量为0.15 kg/s时，溶液流量宜取0.2 kg/s，溶液温度宜取32℃，该工况下的系统热力系数为1.28。研究表明，室外温度为30℃～40℃时，该系统可充分适应船舶空调湿负荷大的特点。     

超临界二氧化碳布雷顿循环系统分析

基于美国国家标准与技术研究院的REFPROP数据库,建立一套完整的超临界二氧化碳循环模型计算程序,并对间冷再压缩循环和间冷再压缩再热循环进行对比计算与分析。结果表明:在间冷再压缩循环基础上,通过一次再热措施(温度为580℃)可提高循环效率1.19%,且间冷分系统和再热分系统相对独立,最佳分流比主要受主压缩机相关参数影响,而最佳再热压力主要受透平相关参数决定。     

恒温热源条件下实际回热式布雷顿循环的功率密度特性

用有限时间热力学方法分析恒温热源条件下实际回热式布畦顿循环的功率密度特性，计入工质与高，低温侧换热器的热阻损失，压气机，涡轮机的不可逆压缩和膨胀损失，以及管路系统中的压力损失，导出了功率密度与压比间的解析式，并通过数值计算将对应于最大功率密度时的一些参数与对应于最大功率时的同样参数进行了比较。     

船用冷库新型压缩——喷射制冷循环的实验研究

此文阐述了自行研制的船舶冷库新型压缩－－喷射制冷循环实验装置组成及其设计要点，并用该实验系统与原循环系统进行了对比实验，用实验数据验证了新型压缩－－喷射制冷循环的压缩机工作性能、单位制冷量、单位容积制冷量、制冷系统等都有较大程度的提高，为进一步在实船上应用提供参考。