船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的，结合船舶余热的特点，开展了船舶余热温差发电的数值模拟与实验研究。采用CFD方法完成了实验装置相关参数的选择后，进一步对温差发电装置的换热过程进行模拟，并通过实验验证了模拟的正确性。最后，以MAN/B＆W41V32/40式船舶主机为研究对象，对其废气余热温差发电的性能进行了评估。结果表明，在热端平均温度为500 K，冷端平均温度为310 K，冷却水流速为10 m/s的工况条件下，设计安装的1764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 kW。     

基于ORC的船舶主机余热回收方案选择

为有效回收船舶余热,通过对MAN 6S80MC-C型低速二冲程船舶主机运行数据进行梳理,计算出该主机在45％～65％负荷下的废气和缸套水余热参数.根据船舶实际情况,设计基本有机朗肯循环、串联有机朗肯循环和双有机朗肯循环3种船舶余热回收方案.以新型低碳环保型制冷剂R1233zd(E)为系统工质,对3种船舶余热回收方案的热性能进行理论分析.结果表明:双有机朗肯循环余热回收方案的净输出功率最大,串联有机朗肯循环余热回收方案的热效率最高,双有机朗肯循环系统较适用于船舶余热回收.     

基于两级温差发电的船舶废热回收试验研究

对于船舶柴油机而言,其所做功的30%都以废热的形式随尾气排放到了大气中。利用温差发电(TEG)技术回收船舶余热进行发电具有极其广阔的发展前景。因此提出了一种利用船舶柴油机尾气废热进行两级温差发电的新型装置。在对两级温差发电系统进行建模后,搭建了两级温差发电装置并进行了测试。理论分析和实验结果表明该装置利用温差发电技术对船舶余热回收是可行的。当热端温度达到473 K时,该温差发电实验装置可输出功率250 W,系统热效率为5.35％,相比单级TEG在相同条件下4.04％的热效率,该系统提高了32％。最后,对系统优化和装置的进一步改进进行了探讨。     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的,结合船舶余热特点,开展船舶余热温差发电的数值模拟与试验研究。采用CFD方法完成试验装置相关参数的选择,然后对温差发电装置的换热过程进行模拟,并通过试验验证模拟的正确性。最后,以MAN/BW41V32/40式船舶主机为研究对象,对其废气余热温差发电的性能进行评估,结果表明,在热端平均温度为500 K、冷端平均温度为310 K、冷却水流速为10 m/s的工况条件下,设计安装的1 764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 k W。     

基于两级温差发电的船舶废热回收试验研究

对于船舶柴油机而言,其所做功的30%都以废热的形式随尾气排放到了大气中,而利用温差发电技术回收船舶余热进行发电具有极其广阔的发展前景,因此提出了一种利用船舶柴油机尾气废热进行两级温差发电的新型装置。在对两级温差发电系统进行建模后,搭建了两级温差发电装置并进行了测试。理论分析和试验结果表明,该装置利用温差发电技术对船舶余热进行回收是可行的。当热端温度达到473 K时,该温差发电试验装置可输出功率250 W,系统热效率为5.35%,相比单级温差发电在相同条件下4.04%的热效率,该系统提高了32%。最后,文章对系统优化和装置的进一步改进进行了探讨。     

船机余热在空调系统中的探索与利用

为更好地利用主机或发电机余热,论述一种用于空调冷媒水的新型船舶主机或发电机(简称:船机)余热利用系统。利用船机缸套水产生的多余热量加热空调冷媒水,摒弃传统锅炉或电加热冷媒水的方式,进而取消燃油热水锅炉及相关配件,减小燃油消耗和船舶电站的容量,降低船舶建造和营运成本,起节能环保作用,有效地解决了采用燃油锅炉或电加热冷媒水等传统方式存在的不足。     

集装箱船中高温余热回收的温差发电研究

船舶集装箱温差发电是现代船舶电能开发的重要研究项目,目前已有的温差发电技术均存在电荷负载稳定性方面的问题,严重影响温差发电的综合性能。对此设计从温度均衡性入手提出新型集装箱船中高温余热回收温差发电技术。分析当前集装箱余热成分,对核心部分即烟气流量和缸套热能余量进行计算,重新构筑集装箱冷热端温差输送的换热部分,增大换热翅片,在翅片外部添加矩形导流板,翅片入口和出口处分别设置扩张段和收缩段,消除换热过程中的翅片流通死角,并进行换热紧固,根据热能余量计算结果,定立温差发电片数量尺寸,验证温度波动情况,实现集装箱温差发电。实验数据证明该方法热能转换率提高25%,电力阻隔降低19%,可以有效缓解电荷负载稳定性问题。     

6000DWT沥青船液货梯级加热系统设计

提出一种利用船舶主机余热的沥青船液货梯级加热系统,包括四个加热回路,即缸套冷却水余热提取环路、废气热油锅炉环路、燃油热油锅炉环路、沥青加热环路和相应的控制装置。该加热系统可以实现船舶主机缸套冷却水余热、废气余热的梯级利用。经过经济性计算,该系统可节省燃料60%以上,十二个航程便可收回增加的设备投资,节能效果明显。     

水基纳米流体主机冷却系统及其余热利用

为探讨纳米流体优越传热性能在船舶主机冷却系统中的应用,文中通过对水基纳米流体高效传热机理的分析,提出了将其应用于船舶主机缸套冷却系统的方案,并由此提出主机缸套冷却液余热利用的新方法,随后以图示方案为例对其原理和可行性做了分析说明,认为该方案在理论上具有可行性,实践上仍需得到实船的验证。最后希望水基纳米流体冷却系统能像废气涡轮和废气锅炉一样在实船上得到应用。     

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。     

基于热力学的船舶柴油发电系统建模与分析

船舶柴油发电系统将化石燃料的能量转换为船载设备可用的电能,在柴油发电机的能量转换过程中会产生较大的能量损耗,目前常用的能量改善方法是建立余热锅炉发电装置,利用柴油主机的余热发电。本文的研究目标是提高船舶柴油发电机组的能量利用率,采用一种热力学分析和仿真方法,建立船舶柴油发电机组和余热锅炉的热力学模型,并进行了柴油发电机的仿真。     

双燃料主机缸套水冷却系统优化设计

基于WinGD W6X72DF双燃料主机,对其主机缸套水冷却系统进行了优化设计,通过2个温控三通阀自动控制主机缸套水出口温度和造水机,经验证,优化后的主机缸套水冷却系统既能够保证主机缸套水出口温度的稳定,也能够充分利用主机缸套水的热量,增加船舶的造水量,减少主机缸套水冷却器的热负荷。通过对主机缸套水冷却系统的各个设备进行热力数学模型分析,建立独立的Simulink仿真子模块,按照系统的控制逻辑及运行顺序将子模块搭建成完整的仿真模型,并进行仿真模拟。仿真结果表明,2个温控三通阀的控制逻辑能够满足主机不同负荷及负荷变化的工况,系统设计实现了主机缸套水温度和造水机的自动控制。     

半导体温差发电技术及在船舶中的应用探讨

半导体温差发电机的发电原理是通过全固态对能量进行转换的一种方式,不需要任何的流体介质或者化学反应,其特点是尺寸小、噪音低、使用寿命长。本文介绍了半导体温差发电技术基本原理及研究现状。分析了温差发电技术的基本元件及特点,阐述了船舶柴油机大温差余热回收的特点。在此基础上对分析了半导体热电材料最佳工作温度区间特性。探讨了温差发电技术在船舶中应用的可行性,并提出了优化方案。     

船舶余热有机朗肯循环的方案设计及性能研究

船舶耗油量巨大,如何提高船舶能效是当前的研究热点。本文提出了采用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)用于船舶余热回收。以6S35MC船舶柴油机作为研究对象,设计一套以废气、增压空气和缸套水为热源的ORC余热回收系统方案。在冷凝为35℃的条件下,该系统的热效率可达11.07%,净输出功率为238.65kW,■损率为336.60kW,柴油机净输出功率提高了5.97%。但该系统中缸套水的热效率较低,为此将缸套水作为预热源进行改进。改进后的系统净输出功率与原系统相比稍有降低,但在热效率和■损率等方面优于原系统。     

船舶主机高温淡水废热利用装置探究

文章以高温淡水系统为研究对象,利用高温淡水部分的废热加热燃油舱、滑油舱和沉淀柜等以实现节能、提高燃油利用率为目的,研究并设计一种高温淡水废热利用的装置。该装置可以有效冷却主机缸套等燃烧室部件,同时使缸套内高温淡水的热量得到有效的利用,提高船舶动力装置的总效率,使船舶柴油机处于最佳的工作状态。     

30万吨LNG船冷能综合利用系统设计与优化

本文以30万吨LNG动力船舶为研究对象,基于远洋船舶上空调的应用需求,通过对船舶余热与LNG冷能的研究分析,经过ASPEN HYSYS软件模拟LNG流程图,在基于对LNG冷能梯级利用的前提下,提出将烟气高温余热、缸套水余热与LNG高品位冷能进行发电和船舶空调的综合利用方案。基于设计方案的流程模拟与?分析,对工质选择进行优化,进一步釆用遗传算法进行参数匹配优化。结果表明,在满足船舶空调负荷的前提下,发电功率达到268.9 kW,系统总?效率达到47.64%。     

温差发电技术在国防工程中的应用探讨

温差发电技术是一种绿色环保的发电方式,它可以利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热废热等低品位能源转化为电能。温差发电器是能将热能直接转化成电能的固态装置,具有结构简单、稳定可靠、无运动部件、绿色环保等优点,广泛地应用于航天、军事领域,在废热的回收利用方面也展现出良好的应用前景。本文首先简要地介绍了温差发电技术的国内外研究进展,探讨了温差发电技术在国防工程电力系统建设中的应用前景,对发电系统进行设计,提出了存在问题并进行展望。     

多种热力循环在船舶热能发电系统中的应用

发展和应用船舶柴油机热能发电技术是实现航运业节能减排的重要途径之一。围绕蒸汽朗肯循环、有机朗肯循环、卡琳娜循环和布雷顿循环4种应用于船舶主机烟气余热回收利用领域的热力循环，介绍各循环的基本原理和工质选择，并进行装置效率对比，对以热力循环为基本原理的船舶柴油机热能发电系统的研究现状和发展趋势进行总结。论文研究认为：有机朗肯循环拥有相对较高的热能回收发电效率，而以S-CO2为循环工质的布雷顿循环拥有更显著的船舶热能回收发电应用前景，在探求可联合“契合点”的基础上建立以“蒸汽-有机朗肯联合循环系统”为代表的两种甚至两种以上循环方式的联合热力循环余热回收发电系统是提升船舶热能发电整体效率的重要手段。     

关于主机缸套上沿局部热疲劳裂纹的产生与危害

船舶主机缸套上沿热疲劳裂纹是由于油头的不正常喷射造成的,这种热疲劳裂纹在主机运行中有一定的隐蔽性,其危害导致缸套炸裂。     

渔船节能型制冷供暖与发电复合系统

针对沿海渔船燃油能源利用率低的问题提出余热回收利用系统方案,根据能量品位高低对渔船余热资源进行分级利用,高品位余热优先温差发电,低品位余热用于供暖和制冷。系统引入中小型溴化锂吸收式制冷设备、平板式温差发电装置和太阳能集热器,集成到渔船船载空间,并提出不同季节的系统协同运行方案,实现冬季余热供暖为主、夏季余热供冷为主、春秋余热温差发电和常态化制冷的综合能源利用方式,提高渔船燃油能源的综合利用率,降低渔船燃油消耗量和尾气污染排放量,经济效益和环境效益显著。