中型邮轮柴油机余热回收系统性能研究

文章针对某一中型邮轮用柴油机,结合有机朗肯循环技术设计了一套余热回收系统。根据柴油机和循环装置相关参数,研究循环流量、蒸发压力以及烟气末温等因素对循环系统输出以及效率的影响规律。研究表明,系统输出功率及效率均随流量的增加先增大后减小;随着蒸发压力的升高,系统输出和效率均不断升高;随着烟气末温的升高,系统输出功率不断减小,而循环效率基本维持不变。     

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。     

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。     

船舶废热发电应用研究

以某型处于研发阶段的高端客滚船为研究对象,分析采用有机朗肯循环废热发电系统带来的节能效果和CO2减排效果,为特定航区类似船型选用废热发电系统提供参考.结果发现:随着机舱环境温度的升高,当燃烧效率下降、废热占比增大时,废热发电系统能更好地发挥其节能减排作用;该系统更适合航区环境温度较高、该温度下电力负荷较大的船舶,比如邮...     

纳米流体重力热管启动性能的试验研究

对去离子水、不同浓度和不同充液率的TiO2/H2 O纳米流体重力热管进行了测试,给出了这些热管启动过程的温度分布图。结果表明：在恒温水浴加热的试验条件下,与去离子水热管相比,纳米流体热管蒸发段启动温度低并且启动时间短,其蒸发段和冷凝段的最大温差与去离子水热管相比较低;在50％～70％充液率范围内热管蒸发段的启动时间随着充液率的增大而增加;热管启动时间随着加热温度的升高而缩短;热管倾斜角度较小的情况下将使其启动性能变差。     

船用余热吸附式空调系统性能的测试分析

应用蒸汽驱动的五个由氨-复合吸附剂作制冷工质构成吸附床的制冷空调测试平台,分析循环冷却水进口温度、冷剂的循环量、蒸发温度、加热蒸汽的温度与体积流率变化影响系统供冷量的特点.结果表明,降低循环冷却水进口温度、合理地调控制冷剂流量和提供合适温度和体积流率的蒸汽可提高系统的制冷量和系统运行的稳定性.系统采用电加热锅炉产生蒸汽驱动时,制冷系数(COP)约为0.16,而采用船舶废气锅炉产生蒸汽驱动的COP将可达到1.02.     

菱形传动β型斯特林机的动力学与热力学耦合分析

斯特林发动机是一种能以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机。本文研究一种β型斯特林发动机的动力学与热力学耦合分析模型。该耦合模型中考虑发动机的热损失以及不可逆性,以期能够得到更加接近实际工况的数据。通过数值模拟,分析回热器性能以及无益容积对发动机性能的影响。另外,研究得到不同几何参数下的发动机净输出功以及热效率,并评估传动机构、无益容积比以及回热器性能对发动机最大输出净功的影响。结果表明,发动机效率随着无益容积的增大而降低,随着回热器性能的降低而降低。     

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素分析

摘 要：设计了一种鳍片式热电转换模组,并将其应用在船舶柴油机废气余热回收系统中,通过理论和实验,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明：当柴油机负荷为75%,热电晶片总数为1428,排气温度550K 时,设计的鳍片式热电模组发电功率为6.72kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度以及柴油机负荷都会影响热电转换系统性能。随着柴油机负荷的提高,热电转换系统发电功率和转换效率也随之增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于从75%~100%的负荷。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许范围内,可通过增加鳍片数目,提高废热回收效率。     

燃油喷射对柴油机燃烧及排放的影响

针对4190柴油机燃油系统电控化改造项目,应用AVL_FIRE三维CFD软件平台,建立该机缸内高压循环仿真模型,通过台架试验获得缸压曲线验证仿真计算的正确性。借助模型研究燃油喷射系统参数对燃烧、NOX和碳烟颗粒生成等的影响。结果表明:随着喷孔锥角的增大,缸内最大温度与压力逐渐增大,采用小喷孔锥角时,NOx排放浓度低,但碳烟排放浓度较高;喷油器喷孔直径增大,缸内压力与温度逐渐增大,采用0.30 mm喷孔直径时,NOx和碳烟的排放浓度均较低;喷油提前角增加导致缸内温度增大,NOx排放浓度增加,碳烟排放浓度降低。     

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%。     

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.     

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.     

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。     

发电柴油机排烟温度异常故障排除实例

正0引言发电柴油机作为船舶电力供应系统的原动机,具有转速高、负荷交变、扫气压力低等特点。随着发电柴油机使用年限的增加,加上管理欠缺,其故障率不断提高,其中排烟温度高是最为典型的故障之一。故障原因有供油系统和燃烧系统进、排气系统故障等,容易造成发电柴油机功率下降而并机运行,不仅增加船舶营运成本,而且给船上带来过量的维修工作。笔者介绍某船发电柴油机排烟温度高故障排除     

LNG运输船独立C型货舱蒸发率实测验证计算方法

对实际运行中货物系统温度、压力、充分等参数进行监控,利用称重法,选取单个货舱,按照IGC规则计算蒸发率,考虑到蒸发率通常会受到液罐隔热的导热系数、LNG组分、环境温度、液罐压力、充灌率、船舶状态等因素的影响,对计算蒸发率进行修正,得到货舱的实际蒸发率。     

LNG运输船蒸发气管理最新动向

<正>LNG运输船在航行中受环境热量渗入和摇晃等影响,液货舱和液货系统中LNG蒸发产生蒸发气（Boil-off Gas,BOG）,造成液货舱和液货系统中压力上升,《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》（IGC Code）要求LNG运输船应有保证其液货舱和液货系统的压力和温度保持在设计限制及载运要求范围内的能力。     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NO_X浓度、NO_X浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明:随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势;但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%,燃油消耗率下降0.38%,缸内高温分布区域缩小,NO_X和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时的最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NO_X排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NOx浓度、NOx浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明：随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势,但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%;燃油消耗率下降0.38%;缸内高温分布区域缩小,NOx和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时,最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NOx排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。     

蒸汽流冷却水喷雾掺混蒸发过程一维数值模拟

通过分析高温水蒸汽流中冷却水喷雾液滴的蒸发和液滴与蒸汽流之间的掺混过程,建立描述蒸汽流动和液滴运动变化的数学物理模型。基于欧拉拉格朗日方法和SIMPLE算法设计了一维程序进行仿真计算,获得了试验器中蒸汽相压力、温度、速度的分布及冷却水喷雾液滴的粒径、速度、温度的变化过程。针对不同的冷却水喷嘴结构和工况参数进行一维仿真计算,得到各参数对掺混蒸发过程的影响,为合理控制蒸汽流冷却过程提供指导。     

基于LabVIEW的机舱自动化系统设计

重点研究基于LabVIEW的机舱监控系统设计的必要性、意义及其核心思想和实现过程。根据机舱自动化系统的要求,实现对船舶主机里的主机转速、滑油进机压力、冷却水出机温度、冷却水压力、主机滑油温度;发电机里的电压、电流、频率、功率、滑油进机压力、滑油温度、冷却水温度;离合器压力和油温,工作压力等船用设备的实时监控与报警、运行状态显示、历史数据与报警查询等。