流化冰制取特性研究与船舶柴油机余热回收流化冰制取系统设计

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1、天津大学硕士学位论文流化冰制取特性研究与船舶柴油机余热回收流化冰制取系统设计TheCharacteristicStudyofIceSlurryMakingandIce-makingSystemDesignwithExhaustHeatRecoveryforMarineDiesel一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：工程热物理作者姓名：王欢指导教师：李敏霞副教授天津大学机械学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机

2、构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要随着经济和社会不断地发展，人们生活水平在不断地提高，人们对食物的多样性和健康性的需求

3、日益增长，进而不可避免地对自然资源的需求量不断加大。当今社会，石油、天然气、煤炭等化石能源正在被过度地开采而不断减少；空气、水资源污染，温室效应以及臭氧层破坏等环境问题亟待解决；这一切似乎与人口增长和人类对高品质生活的需求是一对不可化解的矛盾。因此，世界各国及各行各业纷纷加大了对节能减排技术的研究与探索。在此背景下，本文从水产品制冷保鲜出发，阐述了流化冰在水产品保鲜方面的优势，实验研究了刮片式制冰机的制冰特性，并且以远洋渔船为例，创新性的将船舶余热利用与提高制冰效率及海水淡化相结合，实现了跨领域的整体性的能量节约。本文首先介绍了流化冰在水产品冷藏保鲜领域相比于传统冷冻冷藏工艺的优势，并着重

4、介绍了刮片式流化冰制冰机的特性。然后，利用现有的刮片式制冰机，以不同浓度（2~10wt％）的盐溶液和不同浓度（5~20wt％）的乙二醇溶液为制取液，分别测试了700L/h和1400L/h流量时溶液的温度变化曲线，得到两种溶液的规律大致相同，即潜热放热阶段为非相平衡状态，各浓度溶液的最终温度与其相对应的凝固点相差不大，且稍微偏低。两种循环流量时的显热放热阶段温度下降的速率不同，但最终含冰率相同。溶液的浓度越高，制冷量越小，制冷效率越低等，从而得出在冰蓄冷空调中应尽量使用低浓度乙二醇溶液制冰，而在鱼类保鲜中使用固定浓度的海水或尽量低浓度的盐水，为制冰机的实际应用和进一步改进打下了基础。再者，以

5、远洋渔船为背景，将船舶柴油机的余热利用与流化冰制取及海水淡化相结合，创新性地设计并计算了以柴油机的烟气余热和冷却水余热为发生热，喷射式制冷与流化冰制冰两者相结合的复叠式制冷循环系统。该系统的总制冷功率可以达到2021.5kW，相对常规制冰系统所减少的能耗功率为142.78kW。占船舶上辅助柴油机能耗的15.86％，每年节省燃油费用70余万元。并且将船舶原有的反渗透海水淡化系统与流化冰的使用相结合，用保鲜的废冰废水代替部分常规海水，全年节能12177.13kW/h，降低能耗达到87％。从而实现了余热的利用和制冰效率提高及降低海水淡化能耗的三重效果。总之，本文阐述了流化冰在海鲜保鲜的优势，并结

6、合实际远洋渔船的余热利用与海水淡化的需求，创新性地设计了复叠式循环制冰系统，使得渔船的能源消耗大幅地降低。关键词：流化冰制取；余热利用；复叠循环；海水淡化IAbstractWiththeconstantdevelopmentofeconomyandsociety,people’slivingstandardhasbeenimproving.Fossilfuelsarebeingoverlyminedanddecreased,suchasoil,naturalgasandcoal;Airandwaterpollution,thegreenhouseeffect,ozonedepletiona

7、ndotherenvironmentalproblemsneedtobesolved;Allthatseemstobeapairofcontradictionswiththegrowthofpopulationandthehuman’sdemandforhighqualityoflife.Therefore,manycountriesandallwalksoflifeintheworldhavebeendoingther