船舶主机系统热力性能计算与能耗分布分析

摘要

随着全球性能源紧张、环境污染加重及燃油成本的增长，船舶的节能减排工作成为人们密切关注的问题。柴油机热力计算模型的准确与否直接影响主机系统的能耗分布情况。建立准确的柴油机热力计算模型，对船舶主机系统进行准确的能耗分布计算，可为提出有效的船舶节能措施提供科学依据。
　　本文基于平均值模型，结合Seiliger循环和配气相位对缸内过程进行细化，建立了船舶主机系统热力性能计算数学模型。以5S60MC-C8、6S42MC7、6S50MC-C8、6S60MC-C7、6S70MC6、7S60MC6六型主机为研究对象，计算分析了主机关键热力性能参数随工况的变化规律及气缸直径和气缸数对热力性能参数的影响。在热力性能计算的基础上建立了船舶主机系统能耗分布计算数学模型，计算了不同主机不同工况下的输出功率、缸内冷却损失和废气损失等各部分能耗损失，分析了主机各部分能耗随工况的变化规律，并对比分析了不同机型各部分能耗随工况的变化规律，明确了耗能较大的环节，对其采用相关节能措施。
　　六型主机的热力性能计算结果和设计数据对比显示，各热力性能参数计算误差均在5％以内，验证了模型的准确性。主机系统能耗分布计算结果表明，6S42MC7主机100％工况下有效功率占43.99％，排气损失占40.31％，缸内冷却损失占9.37％，机械损失占4.89％，剩下1.44％为散热及其他损失；不同机型主机系统各部分能耗存在差异，但主要能耗损失都是排气损失和冷却损失。6S42MC7型主机系统余热回收结果表明，空气回收1.22％，废气锅炉回收余热4.83％，缸套水制淡回收余热5.06％，主机系统效率提高了11.11％；不同工况下三部分的余热回收情况存在差异，空气回收的热量在1％以下，随工况升高而升高，缸套水制淡回收的热量在5％~8％之间，随工况升高而降低，废气锅炉产汽回收热量在5％~12％之间，随工况升高而降低，故制淡装置和废气锅炉的应用对主机系统效率的影响更为显著。
　　对船舶主机系统进行准确的热力性能和能耗分布计算分析，可以为提高船舶主机系统效率、降低船舶能耗损失、提出节能措施提供理论依据，对船舶主机系统能耗研究有重要意义。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要工作

第2章 船舶主机系统热力性能计算数学模型

2.1 热力系统的划分

2.2 废气涡轮增压器模型

2.3中冷器模型

2.4 进气管模型

2.5 气缸模型

2.6 排气管模型

2.7 本章小结

第3章 船舶主机系统能耗分布数学模型

3.1 主机系统能耗分布数学模型

3.2 主机系统余热回收

3.3 本章小结

第4章 船舶主机系统热力性能计算与分析

4.1 主机系统热力性能数学模型验证

4.2 6S42MC7主机系统热力性能计算与分析

4.3 不同机型主机系统热力性能计算与分析

4.4 本章小结

第5章 船舶主机系统能耗分布计算与分析

5.1 主机系统能耗分布数学模型验证

5.2 6S42MC7主机系统能耗分布分析

5.3 不同机型主机系统能耗分布计算与分析

5.4 船舶主机系统节能潜力分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢