基于TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)的船舶余熱利用系統(tǒng)數(shù)值模擬.pdf

1、伴隨我國相繼提出“一帶一路”、“海洋強國”、“交通強國”等發(fā)展戰(zhàn)略，船舶航運業(yè)都在其中扮演著重要角色，船舶節(jié)能水平與節(jié)約能源及保護環(huán)境直接關(guān)聯(lián)。船舶余熱回收作為船舶節(jié)能領(lǐng)域的重要研究方向，備受關(guān)注。溫差發(fā)電和有機朗肯循環(huán)技術(shù)在船舶余熱回收領(lǐng)域具有較好研究前景?；诔浞职l(fā)揮二者優(yōu)勢并彌補局限性、提高船舶能效并優(yōu)化余熱利用效率的目的，本文設(shè)計了基于TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)的船舶余熱利用系統(tǒng)，并采用數(shù)值模擬的方法對其進行研究。
　　首先，

2、本文設(shè)計了基于TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)的船舶余熱利用系統(tǒng)，建立了該系統(tǒng)的熱力學(xué)模型并完成了相關(guān)設(shè)計計算。主要包括:重力熱管的設(shè)計計算;溫差發(fā)電部分的傳熱計算;有機朗肯循環(huán)發(fā)電部分主要余熱利用裝置的設(shè)計計算。
　　其次，對系統(tǒng)中溫差發(fā)電單元，預(yù)熱器單元，蒸氣發(fā)生器單元進行了實驗裝置尺度的設(shè)計，并對其流動及換熱情況進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，主機煙氣為573K的工況下，在溫差發(fā)電單元中，發(fā)電片熱端平均溫度為508K，溫差發(fā)電理論輸出功率為

3、384W，余熱利用量為7.3kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為5.3％;在預(yù)熱器單元中，有機工質(zhì)溫度升高45K，余熱利用量為6.8kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為70.6％;在蒸氣發(fā)生器單元中，有機工質(zhì)出蒸氣發(fā)生器溫度為415K，有機朗肯理論輸出功率為4.7kW，余熱利用量為12.6kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為37.2％。系統(tǒng)總輸出功率為5.084kW，余熱總利用量為26.7kW，總效率為18.6％。
　　最后，完成了實船尺寸下的相應(yīng)單元裝置的設(shè)計，并進行實船裝置

4、的數(shù)值模擬。結(jié)果表明，主機煙氣為573K的工況下，在溫差發(fā)電單元中，發(fā)電片熱端平均溫度為510K，溫差發(fā)電理論輸出功率為12kW，余熱利用量為240.2kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為5.0％;在預(yù)熱器單元中，有機工質(zhì)溫度升高46K，缸套水余熱利用量為301.8kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為66.1％;在蒸氣發(fā)生器單元中，有機工質(zhì)出蒸氣發(fā)生器溫度為418K，有機朗肯理論輸出功率為168.5kW，余熱利用量為551.2kW，余熱轉(zhuǎn)換效率為31.1％。系統(tǒng)總輸出