熱管技術(shù)在船舶柴油機(jī)余熱回收中的應(yīng)用研究【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述輪機(jī)工程熱管技術(shù)在船舶柴油機(jī)余熱回收中的應(yīng)用研究一、研究的目的及意義當(dāng)即世界，能源問(wèn)題舉世矚目，熱和開發(fā)新能源，合理利用現(xiàn)有能源，是科學(xué)界的一大難題，因此，最好節(jié)能及余熱回收工作意義重大。而熱管是最有效的傳熱元件之一，可將大量的熱量通過(guò)很小的截面積遠(yuǎn)距離傳輸而無(wú)需外加動(dòng)力。當(dāng)前，熱管技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于節(jié)能及余熱回收領(lǐng)域并發(fā)揮了重大作用。船舶設(shè)備尤其是主推進(jìn)裝置和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)均能產(chǎn)大量的余熱，而目前的船舶設(shè)計(jì)方案并不能保證余熱的充分回收。當(dāng)前，雖然船舶換熱器的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但其傳熱效率并不能完全滿足節(jié)能的需要，而與傳統(tǒng)的傳熱起比較，由于熱管換熱器具有傳熱效率

2、高、體積小及工作可靠性高等無(wú)法比你的優(yōu)勢(shì)；并且船舶換熱器的工作溫度相對(duì)穩(wěn)定，如柴油機(jī)換氣溫度一般在500度一下，可用造價(jià)相對(duì)較低的碳鋼水熱管，從而克服了熱管對(duì)其質(zhì)量要求高這一局限性，自此可見，熱管換熱器（尤其是熱管余熱鍋爐）將會(huì)在船舶柴油機(jī)余熱回收中存在廣闊的應(yīng)用前景，從而為提高船舶柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)發(fā)揮重大作用。僅僅就鍋爐來(lái)說(shuō)，其是暖通空調(diào)和許多工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備。通過(guò)大量鍋爐運(yùn)行測(cè)試和分析資料表明,雖然許多鍋爐安裝了省煤器和空氣預(yù)熱器來(lái)回收鍋爐煙氣余熱,但是鍋爐的排煙溫度仍然較高,多數(shù)為180度左右,少數(shù)甚至可高達(dá)300度以上;排煙損失約占燃料熱的30%。如勝利油田現(xiàn)有燃油鍋

3、爐1400多臺(tái),年燒油近70萬(wàn)t，其中近20萬(wàn)t油耗無(wú)效熱損失,且造成大氣熱污染。如何對(duì)鍋爐排煙余熱進(jìn)行合理回收，對(duì)于提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性具有重大意義。二、目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀本世紀(jì)40年代初，美國(guó)人高格勒(Gaugley)提出了熱管的概念。當(dāng)時(shí)只是由于條件的限制，未能得到應(yīng)用。60年代后，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，熱管技術(shù)的研究也得到了發(fā)展。以玻璃、鋼、鎳、不銹鋼、鉬等材料為殼體，水、銫、鈉、鏹、鉍等為工質(zhì)的多種熱管相繼餅成。其應(yīng)用領(lǐng)域涉及原子能反應(yīng)堆、人造衛(wèi)星、太陽(yáng)能利用、空調(diào)、電子器材制冷和電機(jī)冷卻等各個(gè)方而。60年代后期，熱管摹本方程和數(shù)學(xué)模型的研究建立，為70年代

4、熱管技術(shù)的大量應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：1981年江蘇圣諾熱管集團(tuán)公司研制出了我國(guó)第一臺(tái)熱管余熱鍋爐。隨后，我國(guó)熱管科技人員針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域余熱利用具體案例研制出了不少的熱管余熱鍋爐，并對(duì)熱管余熱鍋爐的傳熱、構(gòu)造等共性問(wèn)題開展了一系列的探索研究，取得了不少研發(fā)成果，我國(guó)的冶金、化工、建材、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域均有了成功的熱管余熱鍋爐應(yīng)用案例。首鋼一燒4號(hào)機(jī)上的熱管余熱鍋爐，回收約200度低溫?zé)Y(jié)煙氣余熱產(chǎn)025MPa、200度的過(guò)熱蒸汽,于1998年5月31日建成投產(chǎn)至今運(yùn)轉(zhuǎn)正常。山東濟(jì)寧顏料化工廠焙燒爐上的高溫?zé)峁苡酂徨仩t，熱管工質(zhì)按工作溫區(qū)分別為鈉/鉀、萘和水，回收溫度高達(dá)1

5、000度的焙燒爐煙氣余熱產(chǎn)13MPa飽和蒸汽，于1995年投產(chǎn)至今，運(yùn)行安全可靠。水泥回轉(zhuǎn)窯上的熱管余熱鍋爐，回收320度煙氣余熱產(chǎn)05MPa飽和蒸汽，于1993年5月投產(chǎn)后運(yùn)轉(zhuǎn)正常。國(guó)外現(xiàn)狀：日本率先利用熱管來(lái)回收工業(yè)排氣中的熱能，美國(guó)則將熱管按術(shù)應(yīng)用到阿拉斯加的輸油管道工程中，用來(lái)構(gòu)成地面永凍層，作為管線的支撐。80年代以來(lái)，熱管按術(shù)在節(jié)能和新能源開發(fā)方面發(fā)展很快，美國(guó)和日本先后制成氣液換熱的熱管廢氣鍋爐和給水預(yù)熱器。熱管的型式也有較大發(fā)展：回轉(zhuǎn)式、分離式開啟式等熱管相繼問(wèn)世。使用方式靈活，不僅適用于中、低溫的余熱回收，亦開始應(yīng)用于蓄能技術(shù)。70年代末，美國(guó)QDOT公司

6、開始研制熱管余熱鍋爐，世界上第一臺(tái)熱管余熱鍋爐用于甲苯的蒸發(fā)加熱。美國(guó)1976年建成一套450kW的利用硫酸余熱的發(fā)電裝置，日本于1979年建成一座利用轉(zhuǎn)爐排氣冷卻水的2200kW余熱回收發(fā)電裝置。熱管技術(shù)在航空系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、增壓柴油機(jī)、個(gè)人電腦、鐵路、工業(yè)鍋爐、內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱回收以及化工等9個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。三、熱管技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)由于熱管的獨(dú)有特性所以近年來(lái)利用熱管傳輸?shù)責(zé)峒訜岬孛嬉苑乐菇Y(jié)冰在凍土地區(qū)用熱管把地面熱量傳輸?shù)娇諝庵?，以保持地基的穩(wěn)定已取得了良好效果。熱管應(yīng)用的新領(lǐng)域是在能源工程中，用于余熱回收和空調(diào)熱管換熱器以成為商品化，在全球性能源日益短缺的條件下，

7、熱管在余熱回收、地?zé)崮芎吞?yáng)能利用方面具有廣闊的發(fā)展前景,而且隨著材料、工質(zhì)、制造等方面深人研究和改進(jìn)，熱管的成本將會(huì)大幅度降低，與傳統(tǒng)的傳熱手段相比，其優(yōu)越性就會(huì)顯得更加突出，實(shí)用性更廣。在己有的熱動(dòng)機(jī)中，柴油機(jī)的效率是最高的，即使如此，柴油機(jī)也僅能將40％左右的熱能轉(zhuǎn)化成有用功，其余將近60％左右的熱量棱毫無(wú)利用地排放掉了。在柴油機(jī)的包括捧煙、冷卻嗽熱輻射等散熱方式中，排煙損朱約占熱量的25～40％，因此，要提高柴油機(jī)動(dòng)力裝置的熱效率，充分利用排氣余熱是十分重要的途徑。鑒于熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)，船用廢氣鍋爐將由傳統(tǒng)