船舶余熱驅(qū)動有機(jī)朗肯循環(huán)的系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化設(shè)計

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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文船舶余熱驅(qū)動有機(jī)朗肯循環(huán)的系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化設(shè)計SystemperformanceanalysisandoptimizationdesignofanOrganicRankineCycleforwasteheatrecoveryfrommarineengineexhaust學(xué)科專業(yè)：工程熱物理研究生：高靜指導(dǎo)教師：李惟毅教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2017年5月萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果

2、，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬方數(shù)據(jù)

3、中文摘要能源問題越來越受到關(guān)注。石油價格持續(xù)攀升，而石油燃料是船舶運行的主要能量來源，其高能耗的工作過程勢必會增加船舶運輸成本，因此降低船舶耗能是亟需解決的課題。在此現(xiàn)狀下，考慮船舶柴油機(jī)煙氣的特點，本文利用有機(jī)朗肯循環(huán)對船舶柴油機(jī)煙氣的余熱進(jìn)行回收利用，設(shè)計了一套船舶煙氣驅(qū)動的有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱回收系統(tǒng)，結(jié)合理論分析與實際工況，建立其熱力學(xué)模型，對其進(jìn)行系統(tǒng)性能分析以及優(yōu)化設(shè)計。本文首先對國內(nèi)外的余熱回收技術(shù)以及船舶余熱的回收利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀分別進(jìn)行了簡述，對現(xiàn)有的研究工作進(jìn)行了分析與討論。然后，對滾裝船柴油機(jī)煙氣參數(shù)進(jìn)行運行實測，繼而做

4、了熱力平衡計算，并分析煙氣成分以及其熱能特性。設(shè)計船舶煙氣驅(qū)動的有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收系統(tǒng)，考慮冷卻水的循環(huán)功耗，建立系統(tǒng)的熱力學(xué)模型，分析系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及膨脹機(jī)膨脹比對系統(tǒng)性能的影響。系統(tǒng)的熱效率和?效率隨蒸發(fā)溫度的上升先增大再減小，而不可逆損失則先減小再增大。在膨脹比一定時，系統(tǒng)存在最佳的蒸發(fā)溫度。在蒸發(fā)溫度一定的情況下，熱效率和?效率隨著膨脹比的增大而提高，不可逆損失有相反的變化；冷凝溫度的提高會降低系統(tǒng)的熱效率和?效率。通過對?效率和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化得出綜合評價指標(biāo)。以經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和綜合評價函數(shù)確定的最佳冷凝溫度不

5、同，通過分析，以綜合評價函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)時可以確定最佳冷凝溫度。橫向分析R123、R141b、R245fa、R245ca、R600a和cyclohexane6種工質(zhì)，以cyclohexane和R141b為工質(zhì)，系統(tǒng)有較優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性能和綜合性能，多評價指標(biāo)綜合分析，R141b是船舶煙氣驅(qū)動的有機(jī)朗肯循環(huán)的最優(yōu)工質(zhì)。最后，以R141b為工質(zhì)，設(shè)計了一套船舶煙氣驅(qū)動有機(jī)朗肯循環(huán)的系統(tǒng)。對循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件蒸發(fā)器、冷凝器進(jìn)行了設(shè)計計算，并且通過參數(shù)的計算，對以螺桿機(jī)作為膨脹機(jī)做功裝置進(jìn)行了初步的計算，得出了螺桿膨脹機(jī)的相關(guān)設(shè)計參數(shù)。關(guān)鍵字：有機(jī)朗肯循環(huán)，

6、船舶柴油機(jī)，余熱回收，綜合評價指標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計II萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTWiththeenergycrisisincreasinglyprominent,theoilpricesriseupcontinually.Theoilfuelisthemainsourceofenergyfortheoperationoftheship,anditshighenergyconsumptionprocessisboundtoincreasethecostofshippingtheship,soreducingtheenergyconsumptionoft

7、heshipisanurgentproblemtobesolved.Basedonthebackgroundofthesestudy,combinedwiththecharacteristicsoffluegaswasteheatofmarinedieselengineandtherecoverytechnologyoflowtemperaturewasteheatofOrganicRankinecyclesystem,thisarticledesignsasystemofOrganicRankinecycledrivenbyfluegasw

8、asteheat,anditsthermodynamicsModel,combinedwiththeoreticalanalysisandpracticalcond