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基于内燃机的船舶热电冷联产系统研究

李文钊  
【摘要】:众所周知,全球能源供不应求的态势愈演愈烈,由于对化石能源的长期依赖和过度开发,地球环境问题凸显,这些给世界船舶业带来诸多挑战。因此,燃料多元化、设备小型化、智能化、环境友好型的新一代热电冷联产系统是未来船舶热力系统技术的发展趋势之一。 本文以某客滚船为研究对象,对其进行基于内燃机的船舶热电冷联产系统方案设计及性能分析的研究。首先,采用“需要系数法”计算了船舶的电力负荷;采用“指标法”计算了制冷负荷;根据《CBT3373-91标准》计算了冬季舱室取暖和油舱加热两部分的船舶制热负荷。然后,以能源梯级利用为原则设计2套基于内燃机的船舶热电冷联产系统方案,并以原系统为对比方案进行其设计工况下技术经济性和热经济性分析。最后,为了综合评价3套系统方案的优劣,选取经济性等五类11个评价指标建立层次分析模型。采用Matlab软件编制程序进行了权重计算,最终确定方案2为综合性能最优的系统。 由于负荷及大气状态的变化,大部分情况下船舶热电冷联产系统及其设备均在非设计工况下运行,因此研究系统变工况性能具有实际价值。本文采用一组恒定转速发电内燃机拟合变工况特性公式、产饱和蒸汽的单压余热锅炉的解析解、燃油锅炉热平衡方程和吸收式制冷机的Gordon-NG模型,建立系统的数学模型。然后据此模型,重点对比分析方案1和方案2冬夏季典型日船舶海上航行和装卸货两种工况下的系统变工况性能,结果表明方案2明显优于方案1系统的变工况性能。


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