船舶主機(jī)熱力系統(tǒng)火用分布研究.pdf

1、伴著海洋時(shí)代的來(lái)臨，船舶航運(yùn)業(yè)的燃油消耗量激增。我國(guó)船舶航運(yùn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。減少燃油使用量，降低全船CO2的設(shè)計(jì)排放，使其滿(mǎn)足國(guó)際海事組織頒布的法律法規(guī)需求已成為必然趨勢(shì)。如何提高船舶主機(jī)系統(tǒng)用能效率，減少航運(yùn)業(yè)的溫室氣體排放影響意義深遠(yuǎn)。
　　本文首先以大型低速船舶柴油機(jī)主機(jī)為研究對(duì)象，利用配氣相位角度、Seiliger循環(huán)與平均值基本原理，將船舶主機(jī)系統(tǒng)劃分為多個(gè)子系統(tǒng)，分塊搭建其熱力性能計(jì)算數(shù)學(xué)模型。同時(shí)根據(jù)熱力學(xué)第二定

2、律，采用灰箱分析法對(duì)主要用能設(shè)備單元（包括壓氣機(jī)、中冷器、燃油預(yù)熱器、柴油機(jī)氣缸、渦輪、造淡水機(jī)）進(jìn)行火用分布模型搭建。為深入分析燃油能量去向，以白箱分析原理建立主機(jī)氣缸火用損失分布模型。
　　利用所建模型計(jì)算船舶主機(jī)系統(tǒng)各設(shè)備的進(jìn)出口壓力、溫度和流量等熱力性能參數(shù)。并選取單機(jī)型多負(fù)荷與多機(jī)型滿(mǎn)負(fù)荷，計(jì)算主機(jī)系統(tǒng)熱力性能并驗(yàn)證其精確度。然后選取6S50MC-C8型主機(jī)系統(tǒng)從40％至100%共7種不同工況下的溫度、壓力、質(zhì)量流量等熱

3、力性能參數(shù)，對(duì)主機(jī)系統(tǒng)及各設(shè)備子單元進(jìn)行火用分布計(jì)算。并選取該機(jī)型50%、70%、100%三個(gè)工況的主機(jī)火用流分布與能流分布進(jìn)行對(duì)比分析，得出主機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備用能分布情況。然后對(duì)氣缸單元進(jìn)行多工況火用分析發(fā)現(xiàn)其氣缸火用損失構(gòu)成并分析其不可逆性及成因。100%工況下氣缸火用效率為45%，不可逆火用損失主要包括燃燒火用損失、節(jié)流火用損失及其他機(jī)械損失共計(jì)35.7%。結(jié)果顯示從低工況開(kāi)始?xì)飧谆鹩眯氏壬吆蠼档停?0%工況下主機(jī)火用效率為最高

4、，占46.04%。能量回收的重點(diǎn)在排煙火用部分，高于80%負(fù)荷時(shí)特別是最佳工況點(diǎn)90%負(fù)荷附近排煙火用品質(zhì)較高應(yīng)該予以利用。缸套水冷卻換熱火用損失也能進(jìn)行能量回收利用，但占總能量比例較少且品質(zhì)不高。最后計(jì)算并統(tǒng)計(jì)6S42MC7.1型、5S60MC-C8型、6S60MC-C7.1型、7S60MC6.1型、6S70MC6型、12K98ME-C型共6型主機(jī)氣缸100%負(fù)荷火用分布數(shù)據(jù)，著重探討氣缸各部分火用流去向及可回收度及其可行性，分析主機(jī)