船用柴油机余热回收透平发电系统研究-动力机械及工程专业论文.docx

分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 船用柴油机余热回收透平发电系统研究 硕 士 研 究 生 ： 刘庆鹤 指 导 教 师 ： 郑 群 教授 学 位 级 别 ： 工学硕士 学 科 、 专 业 ： 动力机械及工程 所 在 单 位 ： 动力与能源工程学院 论 文 提 交 日 期 ： 2013 年 1 月 论 文 答 辩 日 期 ： 2013 年 3 月 学 位 授 予 单 位 ： 哈尔滨工程大学 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng The Waste Heat Recovery and Turbine Generation System Research from a Diesel Engine Candidate: Liu Qinghe Supervisor: Prof. Zheng Qun Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Power Machinery and Engineering Date of Submission: January, 2013 Date of Oral Examination: March, 2013 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 船用柴 船用柴油机余热回收透平发电系统研究 哈尔 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 能源是人类社会发展的基础和动力，随着人类对能源的需求量日益增加，能源问题 也日益突出。我国经济的快速发展，已经成为世界上最大的能源消耗国。我国资源人均 占有量少，能源利用率低，由此导致的环境问题日益严重。我国政府意识到加大产业结 构调整，大力发展清洁能源。船舶是一种能源消耗量巨大的运输工具，伴随世界油价的 上涨，船舶余热回收已经成为造船界和海运界的研究热点。本文主要研究有机朗肯循环 在重型船用柴油机余热回收方面的应用，主要由四部分组成： 第一部分：阐述了国内外有关有机朗肯循环发电技术的现状与应用，对有机朗肯循 环的关键技术做具体的分析。最后筛选八种常用的有机流体作为本文备选工质，介绍了 它们的热物性特点并进行比较分析。 第二部分：结合 MAN 公司 6S50MC-C8.1-TII 型号重型船用柴油机尾气余热的特点， 设计了有机朗肯循环尾气余热发电系统。应用 Simulink 模块对系统参数进行优化分析。 第三部分：设计了柴油机缸套冷却水余热发电系统，结合物性软件 Refprop 编写循 环的计算程序，通过合理性验证以及循环的优化分析，确定了最佳的循环系统参数。建 立尾气与缸套冷却水余热的联合发电系统，并对有机工质透平和动力涡轮进行一维热力 设计计算。 第四部分：对有机工质透平进行全三维的叶片造型，利用 NUMECA 软件对透平进 行定常及非定常的数值模拟，对导叶栅、动叶以及尾迹运动进行详细的流场分析。 关键词：有机朗肯循环；柴油机尾气；工质选取；缸套冷却水；向心式透平；数值模拟 Abstract Energy is the basis and driving force of the development of human society. With the increasing of energy requirements, the energy issue has b