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。     

基于集成高效热能发电系统的船舶Attained EEDI及燃油消耗量分析

为满足国际海事组织(IMO)关于船舶能效设计指数(energy efficiency design index,EEDI)的强制要求,各国已开始探索高效热能发电技术在船舶能源系统中的集成和应用,以期通过对船舶主动力装置余热进行回收利用,实现降低EEDI、减少燃油消耗量和控制废气排放量的目标。论文以超临界二氧化碳布雷顿循环(S-CO_2 Brayton cycle,S-CO_2 BC)发电系统、有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热发电系统、卡琳娜循环(Kalina cycle,KC)余热发电系统和动力涡轮(power turbine,PT)余热发电系统为具体研究对象,分别就单一新型动力循环发电系统和组合型高效热能发电系统在某型2500TEU支线集装箱船中集成,对船舶达到的能效设计指数(attained EEDI)和燃油消耗量折减进行计算分析。结果表明:采用超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统取代1台船舶辅机,并与有机朗肯循环、卡琳娜循环及动力涡轮等新型动力循环余热发电系统构成组合型高效热能余热发电系统技术方案,可实现船舶达到的能效设计指数EA与没有应用任何高效热能发电系统技术方案的指数相比下降33.28%;单一应用有机朗肯循环余热发电技术对减少船舶燃油消耗量的贡献显著,燃油节省率可达到5.99%。这项研究工作可为在船舶上集成应用高效热能发电技术提供理论参考依据。     

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/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。     

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。     

船舶主机缸套水余热温差发电装置的实验分析

针对不同因素对船舶主机缸套水余热温差发电装置性能的影响问题,搭建船舶主机缸套水余热温差发电实验装置,实验表明,热交界面材料的种类和温差发电片连接方式会直接影响温差发电装置的性能。采用液态导热硅脂作为热交界面材料可有效地提高温差发电装置的发电性能;串联和并联方式获得的最大输出功率相近,但串联方式所匹配的负载约为并联方式的4倍,所获得的开路电压约为并联的2倍。     

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。     

船舶柴油机主动力装置总能系统能质分析

船舶柴油机主推进动力装置的能源是燃料燃烧产生的热能,这些热能中除部分经柴油机动力系统转换为机械功能作为主推进动力外,其排气和冷却水余热往往经过废气锅炉和制冷装置回收利用。图1为某700TEU集装箱柴油机船舶主动力装置热力系统图。这是一种典型的大功率柴油机船舶主动力     

船舶烟气S-CO_2布雷顿循环稳态热力学优化

主机烟气余热进行循环再利用是船舶绿色化的重要技术实现途径,其核心环节在于采用适宜的热力学循环系统实现烟气输入热功到涡轮输出轴功之间的高效能量转换。在简述超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿热力学循环系统基本原理和技术特点的基础上,根据换热器、涡轮机和压缩机等系统核心组成设备的数学模型,在Fortran软件环境中建立以系统热效率为目标优化函数的再压缩式循环结构的稳态运行效率数值计算仿真模型,分别针对循环压比、回热器总换热系数、分流系数等参数对系统循环热效率的影响问题进行算例分析。结果表明:在2.10～2.45的压比范围内,不同工况条件下均存在全局最优分流系数使得热效率最大化。船舶热能动力循环发电系统最优运行工况分析中,在涡轮机入口温度500℃、压缩机入口温度35℃下,存在最优分流系数为0.39,对应的循环压比为2.37,循环热效率为32.15%。     

ANSYS在分析混凝土结构温度场及温度应力中的应用

大体积混凝土在施工过程中容易产生温度裂缝,影响工程安全和稳定性.工程中,温度场及温度应力的控制日益受到重视.ANSYS因其强大的温度场仿真功能,成为温度场和应力场计算的实用工具.文中使用ANSYS参数化设计语言及其内部函数,对混凝土浇注过程的温度场和温度应力进行仿真计算,并结合试验数据进行分析.     

高温地区大体积混凝土温控及防裂措施研究

选取5块2.5m×2.5m×1.3m的大体积混凝土试块分别模拟5种高温地区施工工况,并采用光纤光栅传感器对其温度进行长期监测,获取了不同施工工况下混凝土内部的温度分布规律。试验表明:拌和水加冰、夜间施工、分层施工和调整混凝土配合比影响混凝土温度程度不同,并根据试验结果提出防裂措施。     

高温“烤”验下的身影

今年夏天,持续35℃以上的高温,“烤”验着大江南北,让人们面对室外活动望而却步。但是他们,却头顶烈日行走在甲板上,挥汗如雨穿梭在闷热的机舱中……     

海洋环境温度下固体火箭发动机的温度和应力分析

为了预估海洋环境温度对舰载导弹固体火箭发动机的累积损伤作用,保证发动机的正常工作,以2个海区为环境对象,通过环境温度模型、传热模型和粘弹性本构关系,用有限元法求解了舰载导弹固体火箭发动机对海洋环境的温度和应力响应,得到了发动机中的温度分布和应力分布.结果表明,同样粘结强度时,发动机第一粘结界面比第二粘结界面更容易脱粘;药柱中星尖处应力最大,是产生裂纹的危险部位;冬季是发动机药柱容易产生裂纹的危险季节.     

高温地区大体积混凝土固化过程中温度场的模拟分析及试验验证

大体积混凝土温度场的数值模拟对制定施工策略至关重要,而目前针对高温地区大体积混凝土温度场的模拟方法研究较少。文章以高温地区施工的大体积混凝土方块为研究对象,采用数值模拟与原型监测相结合的方法,开展了高温地区大体积混凝土固化过程中的温度场模拟方法研究,提出了相应的数值模拟方法及关键参数的选取建议。研究表明:高温地区大体积混凝土温度场模拟时,水化热应以不同时间点水化热量的差值作为水化热生成率进行施加;降低混凝土表面的放热系数,模拟得到的混凝土最高水化热温度略有增加,但幅度不大;水泥最终水化热量取值增加,可明显提高模拟结果中混凝土的温度值,进行高温地区大体积混凝土温度场模拟时,应扩大最终水化热量取值,方可使温度模拟结果与原型观测结果统一。     

应用ANSYS软件二次开发进行坞式船闸施工期温度及温度应力仿真分析

针对船闸水工结构中大体积混凝土施工期温度及温度应力问题,通过对有限元软件ANSYS进行二次开发,利用VB语言设计出方便的图形化参数输入界面,结合软件自带的APDL语言,自动完成分析全过程,使得复杂的全过程仿真分析趋于简洁化、高效化、实用化、能更好地应用于工程实践,解决实际工程问题。对一典型坞式闸室的温度及温度应力进行了计算分析,为工程技术人员提供参考。     

A new instrument for sediment temperature measurements

A novel self-contained probe is presented which measures the sediment temperature of tidal flats between the surface and 40-cm depth, and indicates whether the flats are flooded or dry. Depending on the selected acquisition interval, the endurance of the probe is more than 6 months. It can be applied for the investigation of thermodynamic properties of the tidal flats impacting physical and biological processes. Intensive tests have shown that the probe is robust and reliable and can be easily operated by a single person. In case of rough weather conditions, the usage of scour protectors is recommended.     

舰用防爆型氧气探测器的温度补偿方法

常规氧传感器的透氧膜对温度变化比较敏感,受其影响显著线性度较差.针对在高温、高湿、高盐雾腐蚀等船用条件下,防爆区内宽温范围探测的氧气探测器如何满足精度要求的问题,本文论述了采用硬件补偿方式对电化学氧传感器进行温度补偿的方法,使氧探测器能较为精准的测量不同温度下的氧浓度,并在讨论部分提出了软件补偿方式--最小二乘法进行氧传感器温度补偿.通过对该硬件补偿方法进行线形度测试、高低温试验等测试,证明其很容易实现不同温度下的氧气浓度的精确测量;并且通过分析可知,将最小二乘法应用在氧传感器的温度补偿方面具有很高的可行性.     

基于ARM的海洋温度数据监测系统设计

随着全球气候的变暖,海洋环境的变化受到越来越多的关注。海洋水域温度的变化会对船舶的航行安全带来影响,因此建立广泛而合理的海洋环境观测平台变得迫在眉睫。基于以上事实,本文研究船舶在海洋上的航行特点,以AT89S52系列单片机作为控制平台,搭建基于ARM内核的海洋环境温度监测系统,并设计可与船舶信息管理系统兼容的通信网络。通过实验室环境模拟船舶在海洋上航行时的工作状况,对监测系统的数据采集和控制性能进行分析,在此基础上提出改进措施。     

大体积混凝土浇筑温度场的仿真分析

以重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽船闸工程为背景,在有限元程序ANSYS平台上,利用参数化设计语言(APDL)编制命令来对闸室结构的混凝土分层浇筑过程的温度场进行仿真分析,得到了闸室内各断面处的温度变化曲线及闸墙的温度场随时间的变化规律;提出了一些控制大体积混凝土温度的施工措施,并且在该工程中取得了较好的效果。结果表明所建立的有限元分析模型可以较真实地模拟大体积混凝土的浇筑温度场。