船舶主机缸套水余热温差发电装置的实验分析.pdf

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1、第46卷第4期船海工程Vol.46No.42017年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2017DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2017.04.034船舶主机缸套水余热温差发电装置的实验分析宋赫王洪明2，董景明曾维武1(1.大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026;2.中国船级社青岛分社，山东青岛266071)摘要:针对不同因素对船舶主机缸套水余热温差发电装置性能的影响问题，搭建船舶主机缸食水余热温差发电实验装置，实验表明，热交界面材料的种类和温差发电片连接方式会直接影响温差发电装置的

2、性能。采用液态导热硅脂作为热交界面材料可有效地提高温差发电装置的发电性能；串联和并联方式获得的最大输出功率相近，但串联方式所匹配的负载约为并联方式的4倍，所获得的开路电压约为并联的2倍。：关键词:船舶;缸套水;余热回收;温差发电中图分类号：U664.5文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)04-0147-04船舶营运过程中主机会产生大量低品位热油机在额定工况下运行时，最大输出功率可达能，并以烟气和缸套水余热等形式耗散。由图1705.6W[5]e目前，船舶余热温差发电技术的研可知11]，缸套水余热量约占柴油机总余热量的究主要

3、集中于烟气余热的回收利用，而对缸套水1〇%。如果能将这部分能量回收利用，就可以有余热回收的研究相对较少。为此，考虑针对船舶效地提高船舶柴油机的燃油利用率，降低船舶能主机缸套水余热的特点，设计并搭建主机缸套水效营运指数（EE0I)，从而获得巨大的经济价值，余热温差发电实验装置，分析热交界面材料的种同时满足国际公约的相关要求s类和温差发电片连接方式对温差发电装置性能的输出轴功率49.3%影响。排烟25.5%300°C1实验装置温差发电装置实验系统原理见图2。系统主空冷器16.5%150°C要包括温差发电片、冷却器、加热器和数据采集装缸套水5.

4、2%80°C滑油2.9%809C置。系统中使用保温材料对温差发电装置进行隔热辐射0.6%热处理。图1MAN12K98ME/MC型柴油机热平衡图[1]温差发电技术是一种绿色的能量转换技术，可将热能直接转换为电能，在余热利用方面有着独特优势，能将工业余热、太阳能等热量转化为有用的电能[2]6已有的研究表明温差发电技术在船舶上应用可行OTs以WD615型柴油机烟气余热为热源的温差发电装置，采用902片温差发电片，发电装置的效率为1.14%，可输出的最大功图2温差发电装置实验系统原理率为603.4W[4]。以船用中速柴油机为研究对为了使实验参数与

5、实船主机缸套水系统参数象，对烟气余热温差发电性能进行仿真模拟，当柴更为接近，采用80、85、90和95°C的高温淡水模拟主机缸套水作为热源，30°C恒温淡水作为冷却收稿日期=2016-12-12水。高温淡水由JulaboF34恒温水浴提供，冷却修回日期=2017-01-23基金项目：国家自然科学基金(51409034)水由JulaboFL2503恒温水浴提供，两者精度均为第一作者:宋赫（1992—），男，硕士生±0.5〇C;采用Agilent-349WA数据采集仪进行研究方向：船舶能源利用数据采集；温度传感器为T型热电偶温度传感14720

6、17年船海工程宋赫，等:船舶主机缸套水余热温差发电装置的实验分析第4期第46卷器，误差小于0.5°C;电流表量程为0〜3A，误差分别使用导热硅脂和导热贴时，不同热源温小于0.5mA，最大误差为1.7mA;电压表量程为度下温差发电装置输出功率随负载阻值变化见图0.0070V〜9.9999V〜50.000V自动量程，正5〇1.4常误差小于5mV，最大误差为17mV。1.2-•-导热硅脂80°C实验中，将开关K2和K4闭合，开关K1和+导热硅脂85°C^1.0+导热硅脂90°CK3断开，进行串联实验;将开关Kl，K3，K4闭合，條+导热硅脂95

7、°C吞0.8+导热贴80°C93断开开关K2，进行并联实验。M0.6+导热贴85°C+导热贴90°C0.4+导热贴95°C2结果与讨论0.2■■■■■■0123456负载阴值/Q2.1热交界面材料种类的影响图5热交界面材料种类出功率的影响不同材料交界面上存在不可忽略的温度降，由图5可知，热端温度分别为80、85、90和95引起该温度降的原因是界面上存在接触热阻。温°(：时，采用导热贴时温差发电装置的最大输出功差发电片和换热器表面放大后见图3、4,可以看率分别为0.406、0.484、0.575和0.666W，采用到表面都是凹凸不平的，上述

8、两表面贴合时实际导热硅脂时装置的最大输出功率分别为〇.828、接触面间存在大量微小空隙，造成界面上接触热1.001、1.178和1.378W。后者与前者相比分别阻很大，界面间温度降较大，最终导