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。     

利用多种余热的复合热源型溴化锂制冷机组特性分析

针对船舶动力系统运行时会产生大量多种形式的低品位余热,而这些余热恰好适合作为溴化锂吸收式制冷机的驱动热源,并利用动力系统余热实现船舶的空气调节.介绍了船舶柴油机动力系统所产生的几种余热形式,以及复合热源型溴化锂吸收式制冷机的热力性能、制冷循环效率和回收这些余热的可行性方案.并与电力驱动的压缩式制冷循环在经济性、安全性和能源利用效率等方面进行综合分析对比,论述了船舶节能和余热回收利用的可行性和必要性.     

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。     

船舶动力装置的余热利用研究综述

近年来,随着石油价格不断上涨,船舶燃油成本不断上升,从经济角度来说,船舶节能至关重要,如何高效率的利用能源已成为人们要解决的重要问题.本文介绍了国内渔船柴油机动力系统产生余热的利用途径.通过余热制冷、制淡和余热发电等方式,充分利用了柴油机的热损失,提高了船舶经济性,节约了能源.     

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。     

利用船舶主机余热与海水制取流化冰的装置设计

为寻找新的能源及提高能源的利用率,本文结合渔船主机排气余热的特点,设计一套制冷机组回收系统。针对回收利用系统的重要部件如蒸发器等进行改进,制作出一套能够制取流化冰的实验方案,并对柴油机与制冷机组匹配进行探究。最后通过实验探究,考虑不同因素下对制冰量的影响,总结出高效利用尾气制冰的规律。     

船舶余热回收现状及吸附制冷应用前景

热管式余热蒸汽锅炉和热水器在船舶上已得到成功应用。渔船余热回收的吸附式制冷系统也有很大的开发潜力。文章着重介绍回收船舶尾气余热的热管蒸汽锅炉系统、吸附式制冷的空调系统、冷冻水系统、制冰系统     

基于余热驱动的船用吸附制冷-载冷系统的设计研发

为了解决船舶余热发电引起的余热利用率不高的问题,文章基于余热驱动的船用吸附制冷-载冷系统的设计,研发了利用余热驱动的船上冷冻冷藏和海水淡化组合工作系统。冷冻冷藏采用NH_3-CO_2载冷剂系统来实现,余热的梯级回收与套缸冷却水的再利用结合真空闪蒸实现海水淡化。本设计的主要创新表现在:既有效利用氨的热力性质又避免了氨在船上分散空间使用的危险性;余热梯级利用有效解决了冷冻冷藏不同温区及海水淡化的需要和余热利用率不高的问题。高效吸附床的设计对吸附制冷效率的提高较好地完善了CaCl_2-NH_3吸附式制冷-CO_2载冷剂系统,为新型余热回收船舶辅助系统设计提供新理念。     

固体吸附式制冷技术及其在船舶上的应用

该文介绍利用低品位能源的固体吸附式制冷技术的基本原理和工质的选择，并探讨了该技术应用船舶废气余热的可行性及发展前景。     

柴油机余热在空高调领域内的应用

利用柴油机排出的烟气余热，通过吸收式制冷循环装置将热能转换成制冷和采暖的节能型空调，既变废为宝，节约了能源，又符合环境保护的要求，通过实践取得了良好的效果。针对实践中的不足，提出了热电联用吸收制冷循环的设想，即利用柴油机烟气余热，又可用电热辅助驱动的空调装置，解决了当烟气余热品位降低或数量减少时，通过电热给予补充，满足制冷量的需求。     

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。     

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。     

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。     

超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的技术分析

船舶动力技术水平关系到国家经济发展与军事安全,其中实现其发动机排气余热高效利用是一项关键技术.船舶具有多种余热利用的途径,现代船舶对于电能的需求越来越大,利用余热进行发电具有前景.超临界二氧化碳具有良好的密度和流动特性,可在中低温区实现高效的涡轮机械作功,相比温差发电或燃气轮机发电具有明确的效率优势.本文对比分析了超临界二氧化碳涡轮发电的发展现状和关键技术,并针对船舶参数开展30 kW级超临界二氧化碳涡轮发电机的研制,在氮吹试验中实现了36 kW/36.5 kr/min的功率输出,可进一步验证并推进超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的发展.     

某渔船燃料LNG冷能利用方案的设计和优化

针对某型液化天然气（LNG）燃料动力渔船，提出一种结合船舶发电、冷库和空调需求的冷能利用系统。充分考虑发动机余热资源和消耗的LNG汽化冷能，提出一种高效的冷能利用方案。利用Aspen软件对该设计方案进行模拟分析，建立以?效率和单位?值成本为主的系统评价指标。通过分析部分敏感参数对系统评价指标的影响发现，分析的敏感参数之间存在互相限制对方变化的关系，无法通过对各参数进行逐个分析使系统的性能接近最优状态。因此，进一步采用遗传算法对系统的参数进行匹配优化，避免陷入逐个调整参数得出所谓的最优状态的误区。优化后的冷能利用系统的总体?效率为51.14%，与优化前相比提高16.67%；单位?值成本仅为10.19$/GJ，下降4.77%。     

超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的技术分析

船舶动力技术水平关系到国家经济发展与军事安全,其中实现其发动机排气余热高效利用是一项关键技术。船舶具有多种余热利用的途径,现代船舶对于电能的需求越来越大,利用余热进行发电具有前景。超临界二氧化碳具有良好的密度和流动特性,可在中低温区实现高效的涡轮机械作功,相比温差发电或燃气轮机发电具有明确的效率优势。本文对比分析了超临界二氧化碳涡轮发电的发展现状和关键技术,并针对船舶参数开展30 kW级超临界二氧化碳涡轮发电机的研制,在氮吹试验中实现了36 kW/36.5 kr/min的功率输出,可进一步验证并推进超临界二氧化碳涡轮发电在船舶余热利用上的发展。     

余热发电并网关键技术研究

工业企业生产中会产生大量的余热,利用其进行发电既清洁环保,又节能经济。余热发电并网技术关系到企业的系统运作和企业成本及管理,更关系到并网区域大电网的经济安全运行。船舶行业中利用余热发电逐渐得到认可,机组的并网运行策略不断投入使用。文章从余热发电并列条件、容量分配、接入系统选择保护自动化装置等方面对余热发电并网关键技术进行了分析,具有一定实用价值。