【摘要】：伴隨我國相繼提出“一帶一路”、“海洋強國”、“交通強國”等發(fā)展戰(zhàn)略,船舶航運業(yè)都在其中扮演著重要角色,船舶節(jié)能水平與節(jié)約能源及保護環(huán)境直接關(guān)聯(lián)。船舶余熱回收作為船舶節(jié)能領(lǐng)域的重要研究方向,備受關(guān)注。溫差發(fā)電和有機朗肯循環(huán)技術(shù)在船舶余熱回收領(lǐng)域具有較好研究前景。基于充分發(fā)揮二者優(yōu)勢并彌補局限性、提高船舶能效并優(yōu)化余熱利用效率的目的,本文設(shè)計了基于TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)的船舶余熱利用系統(tǒng),并采用數(shù)值模擬的方法對其進行研究。首先,本文設(shè)計了基于TEG-ORC聯(lián)合循環(huán)的船舶余熱利用系統(tǒng),建立了該系統(tǒng)的熱力學模型并完成了相關(guān)設(shè)計計算。主要包括:重力熱管的設(shè)計計算;溫差發(fā)電部分的傳熱計算;有機朗肯循環(huán)發(fā)電部分主要余熱利用裝置的設(shè)計計算。其次,對系統(tǒng)中溫差發(fā)電單元,預熱器單元,蒸氣發(fā)生器單元進行了實驗裝置尺度的設(shè)計,并對其流動及換熱情況進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明,主機煙氣為573 K的工況下,在溫差發(fā)電單元中,發(fā)電片熱端平均溫度為508 K,溫差發(fā)電理論輸出功率為384 W,余熱利用量為7.3 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為5.3%;在預熱器單元中,有機工質(zhì)溫度升高45K,余熱利用量為6.8 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為70.6%;在蒸氣發(fā)生器單元中,有機工質(zhì)出蒸氣發(fā)生器溫度為415 K,有機朗肯理論輸出功率為4.7 kW,余熱利用量為12.6 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為37.2%。系統(tǒng)總輸出功率為5.084kW,余熱總利用量為26.7kW,總效率為18.6%.最后,完成了實船尺寸下的相應(yīng)單元裝置的設(shè)計,并進行實船裝置的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,主機煙氣為573 K的工況下,在溫差發(fā)電單元中,發(fā)電片熱端平均溫度為510K,溫差發(fā)電理論輸出功率為12 kW,余熱利用量為240.2 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為5.0%;在預熱器單元中,有機工質(zhì)溫度升高46K,缸套水余熱利用量為301.8 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為66.1%;在蒸氣發(fā)生器單元中,有機工質(zhì)出蒸氣發(fā)生器溫度為418K,有機朗肯理論輸出功率為168.5 kW,余熱利用量為551.2 kW,余熱轉(zhuǎn)換效率為31.1%。系統(tǒng)總輸出功率為180.5 kW,余熱總利用量為1093.2 kW,總效率為17.3%。
【圖文】：

２．１．１．１塞貝克效應(yīng)逡逑塞貝克效應(yīng)，它是根據(jù)在半導體（或不同導體之間）介于具有溫度差環(huán)境條逡逑件下，將溫度差轉(zhuǎn)換為電勢差的特定效應(yīng)，又稱作第一熱電效應(yīng)。下圖２．１為半導逡逑體塞貝克效應(yīng)圖解，半導體材料介于熱源于冷源之間，在７），和７；作用下，半導體逡逑中空穴和電子會形成定向移動，從而在半導體的介質(zhì)冷端產(chǎn)生電勢差。逡逑熱源逡逑ｍｕ逡逑ｉｓｍＢＰＰＢｉｍｉ逡逑高溫端Ｔｈ邋■逡逑空穴／電子逡逑ｐ型邐Ｗ邋／逡逑？義邋？邋ｆ逡逑ｉｐ逡逑冷源冷源逡逑——？—逡逑圖２．１塞貝克效應(yīng)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｓｅｅｂｅｃｋ邋ｅｆｆｅｃｔ逡逑當Ａ７＝７；－７；在一定范圍內(nèi)時，溫差電動勢與ＡＴ有以下關(guān)系式：逡逑ＡＵ邋＝邋ａＰＮＡＴ邐（２．１）逡逑即：逡逑－９邋－逡逑

圖２．３溫差發(fā)電器示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｇｅｎｅｒａｔｏｒ逡逑溫差發(fā)電片的電流為／時，，由一對熱電對所產(chǎn)生的焦耳Ｒ＝？＾ｉｎ：＋＇ｒｉ￣ｉ（ＣｐＡｐ）逡逑心、戽一Ｐ型熱電元件的長度、橫截面積、電導率；逡逑在發(fā)電過程中上下兩端間存在溫度差，熱電元件內(nèi)部熱力學定律知熱量將會由高溫對向低溫對傳遞，所傳其中，逡逑ｋ＾ＡｅＡｌ邋＋邋＾Ａ！Ｌ／尸逡逑各一Ｐ、＃型熱導率，Ｋ為一對半導體Ｐ＆Ｎ結(jié)的總導件上下兩端之間（熱端和冷端）存在溫度差，因此會
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U664;X736.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉健;王輝濤;張凇源;葛眾;;工質(zhì)R123和R245fa的有機朗肯循環(huán)熱力性能[J];可再生能源;2016年01期

2 衛(wèi)海橋;仇榮賡;舒歌群;田華;李團兵;張承宇;;柴油機變工況余熱回收TEG-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的性能模擬[J];天津大學學報(自然科學與工程技術(shù)版);2015年09期

3 王大彪;段捷;胡哺松;沈霄峰;;有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];節(jié)能技術(shù);2015年03期

4 孫亞男;;碳交易市場中的碳稅策略研究[J];中國人口.資源與環(huán)境;2014年03期

5 韓中合;于一達;王智;杜燕;;低溫有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)選擇及系統(tǒng)性能分析[J];汽輪機技術(shù);2013年04期

6 倪淵;趙良舉;劉朝;莫依璃;;非共沸混合工質(zhì)ORC低溫煙氣余熱利用分析與優(yōu)化[J];化工學報;2013年11期

7 王正;趙東;;基于R600a的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)實驗研究[J];水電與新能源;2012年06期

8 李海燕;劉靜;;低品位余熱利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀、困境和新策略[J];科技導報;2010年17期

9 徐承紅;;低碳經(jīng)濟與中國經(jīng)濟發(fā)展之路[J];管理世界;2010年07期

10 國德防;祝建軍;;工業(yè)余(廢)熱在水源熱泵中的應(yīng)用[J];制冷與空調(diào);2008年S1期

相關(guān)博士學位論文 前8條

1 何少琛;歐盟碳排放交易體系發(fā)展現(xiàn)狀、改革方法及前景[D];吉林大學;2016年

2 萬方;歐盟碳排放權(quán)交易體系研究[D];吉林大學;2015年

3 梁友才;船舶發(fā)動機余熱回收熱力循環(huán)的理論優(yōu)化及試驗研究[D];天津大學;2014年

4 聶洪光;中國能源消費增長的問題及對策研究[D];吉林大學;2013年

5 李艷;低溫有機朗肯循環(huán)及其透平的研究與設(shè)計[D];清華大學;2013年

6 柳長昕;半導體溫差發(fā)電系統(tǒng)實驗研究及其應(yīng)用[D];大連理工大學;2013年

7 王志奇;有機朗肯循環(huán)低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)實驗研究及動態(tài)特性仿真[D];中南大學;2012年

8 顧偉;低品位熱能有機物朗肯動力循環(huán)機理研究和實驗驗證[D];上海交通大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前7條

1 鄭子升;基于半導體溫差發(fā)電的船舶余熱利用實驗研究[D];大連海事大學;2017年

2 隋雨鑫;基于熱管和溫差發(fā)電的船舶煙氣余熱回收裝置設(shè)計與研究[D];大連海事大學;2017年

3 仇榮賡;柴油機余熱回收溫差發(fā)電—有機朗肯聯(lián)合循環(huán)變工況性能研究[D];天津大學;2014年

4 張承宇;基于柴油機排氣余熱大溫差回收的多技術(shù)聯(lián)合循環(huán)研究[D];天津大學;2014年

5 王景;基于溫差發(fā)電—有機朗肯循環(huán)聯(lián)合系統(tǒng)回收柴油機不同工況下排氣余熱的研究[D];天津大學;2014年

6 梅磊;船舶柴油機新型余熱回收利用系統(tǒng)研究[D];武漢理工大學;2011年

7 于濤;重力熱管的制造及傳熱性能測試[D];山東大學;2008年

本文編號：2633012