船舶余热蒸汽喷射制冷冷水机样机的设计与开发

摘要

全球能源危机与气候变化问题日益严峻，节能减排刻不容缓，而航运业能耗巨大，且船舶节能法规要求日益严苛，船舶节能已成为造船界与航运界研究的热点问题。普通远洋货船，在夏季或热带海域航行时，一方面，废气锅炉蒸汽佘量大，且无法有效利用;另一方面，船舶制冷量需求剧增，制冷消耗电能大幅增长。本文主要针对远洋货船的工况特点，设计并开发了一套适用于船舶工况的蒸汽喷射制冷冷水机样机系统，以期回收利用船舶废气锅炉的余量蒸汽，并生成船舶亟需的冷量，为船舶节能做出贡献。
　　本研究主要内容包括：⑴工作蒸汽压力为404370Pa，蒸发温度为10℃，冷凝温度为25℃，工作蒸汽功率为11.5kW，以上述参数为蒸汽喷射器设计工作参数，采用等压混合模型及数值模拟方法进行计算，完成蒸汽喷射器结构尺寸参数设计，工作性能预测，并根据以上结果，完成蒸汽喷射器的详细设计。⑵根据船舶工况特点，提出了一种以闪蒸罐为蒸发器的蒸汽喷射制冷冷水机样机系统的设计方案。该方案与传统的以间壁式热交换器为蒸发器的样机系统相比，不仅蒸发器换热效率高，相同条件下获得的冷水温度低，且样机系统简洁。以该方案进行样机部件设计与选型，完成样机系统搭建，并通过样机的运行与性能测试，总结出样机常见故障及排除方法，为其可靠性的提高提供技术保障。⑶对搭建的蒸汽喷射制冷冷水机样机系统的工作性能进行了测试。通过测试结果发现:样机在设计工况下，运转平稳，工作可靠，最高COP为0.32;在工作蒸汽压力为401325Pa，冷水温度为14.4℃时，样机最高COP为0.4。当该样机拟用于船舶工作间局部空气降温时，通过对空调表冷器及其样机与实船系统的耦合连接设计研究发现:样机各工作参数与实船系统各参数匹配合理;样机在设计工况下，可用于为空调表冷器提供冷水，以达到为船舶工作间局部空气降温的设计目标。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 蒸汽喷射器的研究现状

1．2．2 蒸汽喷射制冷系统的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 蒸汽喷射器的设计

2．1 蒸汽喷射器的结构尺寸计算

2．2 蒸汽喷射器的性能模拟计算

2．3 蒸汽喷射器的设计

2．4 本章小结

第3章 蒸汽喷射制冷冷水机样机系统设计及部件选型

3．1 冷水机样机系统设计

3．1．1 以间壁式热交换器为蒸发器的样机设计

3．1．2 以闪蒸罐为蒸发器的样机设计

3．1．3 两种设计方案的对比研究

3．2 冷水机样机的部件设计计算及选型

3．3 冷水机样机的气密性检测与故障排查

3．4 本章小结

第4章 蒸汽喷射制冷冷水机样机性能测试及实船应用设计

4．1 样机性能测试的实验流程

4．2 样机性能测试结果与分析

4．2．1 样机工作参数的稳定性测试

4．2．2 喷雾速率对样机COP的影响测试

4．2．3 样机COP测试

4．3 样机的实船应用设计

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢

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