船用中速柴油机废气余热发电技术研究

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1、学校编码10390分类号U664.121.2学号201211824038密级硕士学位论文船用中速柴油机废气余热发电技术研究指导教师：徐轶群教授周海峰教授作者姓名：叶晓军申请学位级别：硕士学科专业：船舶与海洋工程专业名称：轮机工程论文提交日期：2015年4月7号论文答辩日期：2015年6月12号学位授予单位：集美大学学位授予日期：2015年06月答辩委员会主席：凌朝东教授论文评阅人：硕士学位论文船用中速柴油机废气余热发电技术研究TheResearchonExhaustGasCogenerationTechnologyofMarineM

2、edium-speedDieselEngine学科门类：工学作者姓名：叶晓军指导教师：徐轶群教授周海峰教授学科专业：船舶与海洋工程研究方向：轮机工程学位授予单位：集美大学论文答辩日期：2015年6月12日学术诚信声明兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。声明人（签名）：^时间••保护知识产权声明本人完全了解粜美人学冇义保留、使ill学位论文的规定，即：学校权保出送交论文

3、的复印件和磁盘，允许论文被杏阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意集美大学可以用不

4、

5、彳方式在+同媒体丨：发表、传播学位论文的全部或部分内容。竹(签名）导、师（签名）••时问：>(rtp集美大学硕士学位论文船用中速柴油机废气余热发电技术研究船用中速柴油机废气余热发电技术研究摘要船用中速柴油机燃料利用效率有限，为了提高能源的利用率，减少污染排放。应用热电发电技术，回收排气管道中的热能，将排放的废热转化为电能。本文针对热电发电装置结构布置，分析优化船用中速柴油机排气管道结构。通过改进管道结构模型，增强高温废

6、气与壁面的对流换热，提高余热利用效率。并结合热电偶模型，通过FLUENT仿真软件，分析不同工况条件下的改进管道结构热电输出特性。首先，根据热电发电装置布置特点，选定基础排气管道模型为正八边体管道结构。依据增强壁面换热理论，改进管道内部结构模型，仿真分析中速柴油机额定工况下，不同改进方案的壁面温度分布。通过仿真分析可知，在排气管道内部安装环形金属翅片导热装置的壁面平均温度值可提高到687.4K，且壁面温度分布梯度变化小，适合热电发电装置的应用布置。并在选定的改进管道结构基础上，仿真分析不同工况条件下的壁面温度分布。其次，建立热电偶模块

7、仿真模型，分析不同散热方式对热电偶两端温差的影响。采用水作为冷却介质时，热电偶两端温差明显高于空气作为冷却介质的情况。分析以不同工况的壁面温度作为热电发电片热端接触温度，冷端采用强制水对流时热电偶两端温度分布。最后，根据不同工况条件的热电偶两端温度，结合热电发电片的输出特性曲线，分析所研究的排气管道结构在不同工况条件下的热电发电最大输出功率。从理论上验证热电发电技术可以应用于船用中速柴油机的废气余热回收。关键词：船用中速柴油机；余热回收；热电发电；优化管道；仿真分析；输出功率I集美大学硕士学位论文船用中速柴油机废气余热发电技术研究T

8、heResearchonExhaustGasCogenerationTechnologyofMarineMedium-speedDieselEngineAbsrtactTheefficiencyofMedium-speedmarinedieselenginefuelislimited,inordertoimproveenergyefficiencyandreduceemissions.Applicationthethermoelectricpowergenerationtechnology,recovertheexhaustduct

9、heat,changethewasteheatintoelectricity.Inthispaper,analysisandoptimizationmedium-speedmarinedieselengineexhaustpipestructure.Enhancedtheheatconvectionbetweenhotexhaustandthewallofpipe,improvetheefficiencyofwasteheatutilizationbychangingthepipestructuremodel.Combinedwit

10、hthermocouplemodel,analysisthethermoelectricoutputcharacteristicsofimprovedpipelineindifferentworkingconditionsbyFLUE