船用柴油机废气余热驱动ORC系统性能研究

针对船用低速柴油机废气余热的回收,提出了利用中间热水间接换热的回热式有机朗肯循环（ORC）系统,采用DWSIM软件对ORC系统进行了模拟,研究了蒸发压力、有机工质R245fa流量和中间热水流量对系统热力性能的影响,并分析了系统的经济性。结果表明：在设计工况下,系统净输出功为373.02 kW,系统效率为12.1%,?效率为36.7%,?损失主要发生在蒸发器、膨胀机和冷凝器中。增加蒸发压力和R245fa流量均能提高净输出功,但ORC系统效率随R245fa流量的增加而减小。中间热水流量的变化对ORC系统影响较小,减小中间热水流量能小幅提升净输出功和效率。系统总投资成本为2.4×106$,设计发电成本和折旧回报期分别为0.15$/(kW·h)和5.8年。ORC系统可以通过维持较高的蒸发压力和R245fa流量以及减小中间热水流量来取得较好的经济性。     

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%。     

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。     

SOFC-MGT三种联合循环性能对比分析

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机（SOFC-MGT）联合发电系统可以有效提高船舶的续航力以及能源的利用率,为了分析该系统在不同循环方式下的性能优劣,运用Matlab/Simulink软件分析了不同燃料流量对新型SOFC-MGT底层循环系统功率、效率等性能的影响,并将新型SOFC-MGT底层循环系统输出功率等性能与传统的SOFC-MGT底层循环系统以及顶层循环系统进行了对比分析。研究结果表明,3种循环方式下,系统的输出最大功率分别为1.33kW,1.29kW和1.48kW,输出效率分别为50.6%,56.3%和65.6%。在输出功率方面,SOFC-MGT顶层循环系统的输出性能要优于2种底层循环,新型SOFC-MGT底层循环系统的输出性能要优于传统的底层循环,在涡轮尾气能量回收方面,新型SOFC-MGT底层循环系统要优于顶层循环和传统的底层循环系统。     

海洋环境条件对船舶间冷循环燃气轮机性能的影响

针对未来大型船舶活动海区的海洋环境特点,分析了外界空气温度、海水温度、空气湿度、空气盐度、海水盐度等对船舶间冷循环燃气轮机的性能影响。研究结果表明,外界空气温度对间冷循环燃气轮机性能影响最大,随着外界空气温度的升高,间冷循环燃气轮机的进口空气流量、输出功率和效率均有不同程度的下降;随着海水温度的增加,机组效率和功率均下降,但影响不大;大气湿度在常温下影响较小,但在高温环境条件下不容忽视,空气盐度、海水盐度也会在一定程度上影响间冷循环燃气轮机的性能。     

闭式循环柴油机性能仿真研究

基于GT-Power软件建立了以某型柴油机为动力单元的闭式循环柴油机仿真模型,通过比较仿真结果与实验数据,验证了模型的准确性.改变进气成分、进气温度和系统压力,分析运行结果,给出了进气成分、比热比、进气温度及系统压力对闭式循环柴油机性能的影响规律.     

低速柴油机变流量冷却方法的研究

根据低速柴油机的输出功率,采用变冷却水流量的方法对气缸套进行冷却可有效控制气缸壁内表面的温度,从而改善低速柴油机的工作性能.研究了实现变流量冷却的具体方法,并通过水力计算和实验对所提出的方法进行了验证.其结果表明:目前大多数低速柴油机缸套冷却水系统的设计违背了变流量冷却的宗旨;采用合适的节流装置以及合适特性的三通阀可实现变流量冷却;采用等百分比特性的三通阀和合适的节流装置是实现变流量冷却的较好方法.     

高排气背压柴油机配气相位优化仿真及试验研究

搭建某16 V增压柴油机的一维仿真GT-power模型,并通过试验数据对模型进行标定。分别对柴油机在高排气背压下工作时,进气早开角、进气晚关角、排气早开角和排气晚关角对柴油机性能的影响进行了计算和分析,并且借助多学科设计优化软件Isight,采用改进的非支配排序遗传算法对配气相位进行了多目标优化。最后在寻优结果的基础上,进行试验研究。结果表明高排气背压下工作的柴油机,配气相位优化的主要方向是通过减小进气早开角和排气晚关角以减小气门叠开角,从而减小高排气压力对缸内废气倒灌以及进气道倒灌的影响;在降低涡前排温的同时,由于充气效率的降低,会导致柴油机的燃油消耗率升高;通过多目标优化对配气相位优化后,涡前排温降低了10.9℃,有效地改善了柴油机在高排气背压下的热负荷问题。     

水下闭式循环动力系统动态过程数值仿真研究

水下闭式循环动力系统具有高比能量、大比功率以及无工质排放的优点,能够大幅提高水下航行器航速、航程、航深和隐蔽性.本文首次针对某新型水下闭式循环动力系统建立其动态模型,其中燃烧室模型考虑气相氢、氧气和液相冷却水的相互耦合作用,汽轮机模型考虑其转子惯性和容积惯性,冷凝器模型考虑3个相区:过热区、饱和区和过冷区.利用该模型对系统动态过程进行仿真分析,结果表明只要氢、氧气和冷却水流量在系统动态过程中保持一定的比例关系,则燃烧室温度基本保持不变,而燃烧室压力和汽轮机输出功率仅取决于总工质流量.该结论为制定系统解耦控制策略奠定了基础.     

基于热平衡试验分析冷却系统对高强化柴油机的影响

对某船用高强化柴油机设计智能控制冷却系统热平衡试验台架,对原机进行热平衡试验,分析冷却系统与柴油机的匹配特性;开展变冷却液流量热平衡试验,分析冷却液流量对柴油机综合性能的影响规律,结果表明,在柴油机中、低负荷时,柴油机处于过冷状态,适当减小冷却液流量可以降低燃油消耗率、提升有效功率;在额定负荷时,随着冷却液流量的减少,有效功率占总放热量比例先增大后减小,当淡水泵转速为2 000 r/min时,有效功率和燃油经济性相对最优;在过载负荷时,适当增加冷却液流量可以减小燃油消耗率;试验测得气缸盖热负荷最高值发生的位置以及缸盖材料的蠕变温度范围;认为适当降低冷却液流量可以提高发动机的动力性和经济性,但应注意爆发压力和高温部件热负荷的安全上限。     

柴油机米勒循环结合EGR的性能分析及优化

文章建立了增压柴油机米勒循环结合EGR(废气再循环)的热力学模型,利用模型分析了柴油机设计参数对其性能的影响,为米勒循环结合EGR的增压柴油机参数设计提供了理论依据。研究表明,要使WP7柴油机的热效率和平均有效压力同时提高,增压系统效率需大于0.7。同时,以柴油机转速为1 500 r/min外特性工况点的NO_X排放下降50%、最高爆发压力不超过原机为约束条件,对WP7柴油机参数进行了优化设计。优化结果表明,该方法将有效压缩比从18降低到15.5,再结合12%的EGR率,可以在保持柴油机经济性、动力性与原机基本一致的前提下,将NO_X排放下降50%以上。     

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。     

水下闭式循环动力系统动态过程数值仿真研究

水下闭式循环动力系统具有高比能量、大比功率以及无工质排放的优点,能够大幅提高水下航行器航速、航程、航深和隐蔽性。本文首次针对某新型水下闭式循环动力系统建立其动态模型,其中燃烧室模型考虑气相氢、氧气和液相冷却水的相互耦合作用,汽轮机模型考虑其转子惯性和容积惯性,冷凝器模型考虑3个相区:过热区、饱和区和过冷区。利用该模型对系统动态过程进行仿真分析,结果表明只要氢、氧气和冷却水流量在系统动态过程中保持一定的比例关系,则燃烧室温度基本保持不变,而燃烧室压力和汽轮机输出功率仅取决于总工质流量。该结论为制定系统解耦控制策略奠定了基础。     

潜艇低特征信号的闭式循环柴油机AIP系统

开发出的几种AIP动力系统已达到可供使用的阶段。其中闭式循环柴油机是费效比最好的一种，陆基试验和海上试验结果均表明，闭式循环柴油机AIP系统适合于超静运行。回顾了开发商、发动机制造商和潜艇设计建造商合作研制的闭式循环柴油机系统。其主要组成部分是目前的“现成商品”高压柴油机、再循环气体吸收器以及相关的水处理系统和集成监控系统。讨论了包括降噪治理效果在内的该系统的各个方面，介绍了荷兰“海鳝”1400级潜艇的闭式循环柴油机，利用英国维克斯造船工程公司的方案鉴定计算机程序，对在柴油机开式和闭式循环运行情况下的AIP潜艇进行了分析。闭式循环柴油机也可以选择用作核潜艇在冰下航行时的一种应急备用设备。     

低品位热能回收发电应用研究

本文介绍了一种有机朗肯循环(ORC)余热回收发电系统的研究情况,分析了影响系统热电效率的主要因素,讨论了本系统装置的市场应用前景.     

大型商船燃蒸柴联合循环动力系统设计与分析

以17万m^3液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)运输船为母型船,选取LM2500燃气轮机为主动力装置,联合蒸汽轮机和2台W?rtsil?12V34DF双燃料柴油机,设计出一套燃-蒸-柴联合循环动力系统。利用Aspen HYSYS软件模拟系统流程,经模拟与分析计算,该系统的设计方案合理可行,并得出燃气轮机负荷下的燃气轮机发电效率及其输出效率、燃蒸联合发电效率及其系统输出效率,各系统参数随燃气轮机负荷的增大呈现不同幅度的增大。将该系统的系统输出效率与柴油机的动力系统输出效率进行对比分析,结果表明:在理想工况下,两种系统的系统输出效率相当;在定速工况下,该系统的系统输出效率与柴油机的系统输出效率相比略低,而燃气轮机的NOx、SOx排放量较小,满足新公约要求。因此,该系统有很好的船舶实际应用价值。     

柴油机烟气喷淋条件下烟黑浓度测量实验研究北大核心CSCD

[目的]为探讨水喷淋方式对柴油机烟气的烟黑净化处理效果,开展相关实验研究。[方法]利用Dekati型低压撞击器(DLPI)对烟道中烟黑进行取样,采用在取样枪上包裹加热带并控制其温度的方法防止喷淋后湿烟气冷凝,使湿烟气中烟黑进入DLPI时与其在烟道中的状态相同。实验首先利用烟气分析仪对烟气浓度均匀性进行测量,验证烟气分布基本均匀;然后利用DLPI确定取样时间,进而对不同柴油机负荷、不同喷淋水量下的烟黑净化效率进行测量比较分析。[结果]结果表明:水喷淋对烟黑的净化效率可达到50%;相同喷淋流量下,柴油机100%负荷下的烟黑净化效率高于50%负荷;当喷淋流量达到一定值后,其烟黑捕集净化效率可能达到极值;烟气在喷淋之后大粒径的烟黑颗粒明显减少,而小颗粒烟黑会发生团聚作用,在50%负荷下由于烟气速度较低,水雾与烟黑接触时间更长,小颗粒烟黑团聚效果比100%负荷中更明显。[结论]水喷淋可有效降低柴油机烟气烟黑排放。     

长管路均压移水系统水力特性数值分析与试验研究

移水系统是船舶的重要系统,通过两水箱之间的移水,实现船舶的平稳运行。移水系统具有管路长、流量大的特点,系统往往会产生负压,通过将移水系统中两水箱排气孔相连组成均压移水系统,改善因移水产生的负压现象。本文通过仿真研究均压移水系统的水力特性,实验结果与仿真结果相符。通过仿真研究发现：随着系统初始压力P₀的增大,水箱1出口压力P₁和水箱2入口压力P₂以及泵入口压力会增大,有助于抑制气蚀的产生,但系统达到压力均衡的时间不变;随着气回路管路直径的增大,均压移水工况下两水箱压力差P₂-P₁减小,系统达到压力均衡的时间减小。     

循环气体组成对闭式循环柴油机性能的影响

从循环气体组成出发,综合分析了各组成气体特性对闭式循环柴油机（CCD）设计的影响,以及系统在适应和处理循环气体时所采用的思路和方法。     

循环气体组成对闭式循环柴油机性能的影响

从循环气体组成出发,综合分析了各组成气体特性对闭式循环柴油机（CCD）设计的影响,以及系统在适应和处理循环气体时所采用的思路和方法。