天然气发动机LNG供给系统设计及性能研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文天然气发动机ＬＮＧ供给系统设计及性能研究硕士研究生：孙化东指导教师：丁宇副教授学科、专业：动力工程及工程热物理Ｖ＊论文主审人：李晓波教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文天然气发动机LNG供给系统设计及性能研究硕士研究生：孙化东指导教师：丁宇副教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学Cla

2、ssifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngDesignandPerformanceStudyofLNGSupplySysteminNaturalGasEngineCandidate:SunHuadongSupervisor:AssociateProf.DingYuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDateofSubmis

3、sion:May,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要日益严苛的排放法规政策相继出台，作为污染排放的大户，船舶运输行业的业主们不得不采取措施来应对法规限制。在诸多的船用发动机减排方式中，使用LNG作为替代燃料可以使发动机排放大幅缩减且经济性影响较小，受到越来越多人们的关注。但由于存在气-液相态转化的问题，天然气发动机（尤其是LNG发动机）的燃料供给系统与传统发动机具有较大差异。因此，进行天然气发动机

4、LNG供给系统设计及性能研究具有重要意义。本文以天然气动力船匹配为背景，针对WP10天然气发动机设计了一套LNG燃料供给系统。依据在系统中功能的不同，将整个系统分成存储模块、输送模块、加热气化模块、阀组模块。对各模块中的关键设备，如储罐、气化器、管路等部件，进行了计算选型与参数分析。根据LNG供给系统的安全规范要求，对监控系统和事故处理系统进行分层设计，提供设备参考及功能分析。根据LNG气化系统的工作原理，在AMEsim中建立气化器-发动机冷却系统联合模型，对LNG的气化过程进行了分析，并研究LNG物性参数和冷却水的物性参数对气化效果的

5、影响。研究结果表明LNG在气化器进口处的温度偏差不是很大时，对气化器性能基本没有影响，当LNG流量增加时气化效果会减弱；气化器进口处的冷却水的温度和流量都将会影响气化器的气化效果。这些研究结果可为在实际应用中提高气化器工作效率、改善LNG气化效果提供理论基础。论文的研究工作对LNG供给系统的设计提供理论基础和工程应用价值。关键词：天然气发动机；LNG；供给系统；气化器；仿真建模天然气发动机LNG供给系统设计及性能研究AbstractTheincreasinglystringentemissionregulationsaredriving

6、shipownerstotakemeasurestocopewithemissionlimits.Amongalltheemissionreducingmethodformarineengines,theuseofLNGasanalternativefuelhasattractedmoreandmoreattentionduetolargedecreasingofemissionandremaininghigheconomic.However,withaprocessofgas-liquidphasetransformation,the

7、fuelsupplysystemofnaturalgasengine(especiallyLNGengine)isquitedifferentfromthatoftraditionaldieselengine.Therefore,itisofgreatsignificancetocarryoutthedesignandperformanceinvestigationofLNGsupplysysteminnaturalgasengine.InthispaperaLNGsupplysystemisdesignedforWP10natural

8、gasenginewhichisusedinaninlandLNGvessel.Accordingtothedifferentfunctionsofthesystemcomponents,thesystem