隨著能源和環(huán)境問題得到越來越廣泛的重視,提高大中型船舶動力系統(tǒng)的綜合性能成為熱門研究課題�；瘜W(xué)回熱循環(huán)是一種先進的循環(huán)方式,不僅可以顯著地提高船用燃氣輪機的輸出功率和熱效率,還能夠有效降低污染物排放水平。因此,基于現(xiàn)有成熟的簡單循環(huán)船用燃氣輪機,開展化學(xué)回熱循環(huán)熱力參數(shù)匹配和改進方法研究具有重要的研究意義和價值。本文采用Matlab/VC/Aspen Plus混合編程和聯(lián)合仿真方法,分別建立了船用燃氣輪機化學(xué)回熱循環(huán)的熱力參數(shù)匹配和變工況性能仿真模型。其中,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進行了壓氣機和渦輪部件特性處理,采用最小吉布斯自由能法進行液態(tài)燃料蒸汽重整反應(yīng)分析,采用虛擬溫度方法建立了化學(xué)回熱器等效模型,并且給出了化學(xué)回熱器熱力性能評估準則。基于上述仿真模型和分析方法,分別進行了模型驗證、化學(xué)回熱系統(tǒng)和化學(xué)回熱循環(huán)熱力學(xué)性能分析、船用分軸燃機化學(xué)回熱循環(huán)熱力參數(shù)匹配和性能提升方案研究,得到了化學(xué)回熱循環(huán)的輸出功率、熱效率、蒸汽產(chǎn)量、重整氣燃料低熱值和化學(xué)回熱器化學(xué)吸熱/溫升吸熱比等性能指標與溫比和壓比的變化規(guī)律,給出了化學(xué)回熱循環(huán)性能提升方案。研究表明:(1)當采用液態(tài)燃料時,化學(xué)回熱器存在臨界溫度,化學(xué)回熱循環(huán)存在臨界壓比,當反應(yīng)溫度大于臨界溫度或壓比大于臨界壓比時,催化重整過程為放熱反應(yīng);(2)在燃氣初溫1373~1573K范圍內(nèi),化學(xué)回熱循環(huán)的最大比功率比簡單循環(huán)相對增加約39%,對應(yīng)的熱效率相對增加約28%;(3)當燃氣初溫為1573K,壓比由最佳壓比25.4降低到8.6時,化學(xué)回熱循環(huán)熱效率僅降低約5%;(4)在保持簡單循環(huán)燃機部件特性不變時,化學(xué)回熱循環(huán)可以將輸出功率由24.7MW提高到34MW,將熱效率由38.6%提高到51.2%;(5)可以通過采用變幾何渦輪方案來進一步提升化學(xué)回熱循環(huán)燃機的設(shè)計工況和變工況性能。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U664.1
【部分圖文】：

圖 2.2 工質(zhì)物性計算模型選擇燃氣熱力性質(zhì)數(shù)學(xué)模型化學(xué)通式x y z u vC H O N S ，則燃料完全燃燒時的化學(xué)平衡方2 2- -4 2 4 2x y z u vy z y z C H O N S x v O d x v N 2 2 2 12 4 2 4 y y z y H O vSO x v O d x v --- 空氣的氮氧比，d = 3.77382--- 燃料系數(shù)2-1）可得出任意燃料下的燃氣各組分摩爾成分。其中，熱力性質(zhì)的計算。各組分氣體的熱力性質(zhì)的統(tǒng)一公式如8iT T kJ kmol

學(xué)回熱循環(huán)中，催化重整反應(yīng)的產(chǎn)物（重整氣）以及高室中，通過燃料燃燒的方式將回收的余熱釋放出來，裂場的組織情況。建立的燃燒室熱力數(shù)學(xué)模型，采用變比熱方法進行計算。根據(jù)質(zhì)量守恒方程和能量守恒方程，計算各參數(shù)。方程為：g c fG G G方程為：c 2 f f f B g3G h G h G LHV G h----- 燃料焓值，kJ/kg ----- 燃料低熱值，kJ/kg----- 燃氣、空氣和燃料的質(zhì)量流量，kg/s學(xué)模型的計算流程（見圖 2.5）所示：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 設(shè)計點實際設(shè)計點實際設(shè)計點實際設(shè)計點實際設(shè)計點實際設(shè)計點CCCCCCGGGTPGTPGnnnTnTn 11111實際1(2-25)在式（2-25）中，下腳標“實際”表示在實際工作過程中壓氣機空氣流量、壓比、轉(zhuǎn)速和等熵效率。下腳標“設(shè)計點”表表示壓氣機設(shè)計工況參數(shù)值。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王汝武;;煙氣—蒸汽聯(lián)合回熱循環(huán)的熱力學(xué)分析[J];熱電技術(shù);2013年02期

2 譚智勇;劉順隆;鄭洪濤;;燃氣輪機化學(xué)回熱循環(huán)仿真研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2010年01期

3 譚智勇;韓慶;鄭洪濤;李琦;;燃氣輪機化學(xué)回熱循環(huán)熱力學(xué)過程分析[J];熱能動力工程;2010年02期

4 蔡睿賢;燃氣輪機回熱循環(huán)新析[J];工程熱物理學(xué)報;1989年01期

5 駱鳳標;艦用燃氣輪機研制新動向[J];熱能動力工程;1989年01期

6 江麗霞,蔡睿賢;燃氣輪機中間回熱循環(huán)性能分析[J];工程熱物理學(xué)報;2005年01期

7 林士耀,高祖瑛;200MW模塊式高溫氣冷堆回熱循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)設(shè)計研究[J];核科學(xué)與工程;2003年01期

8 王以清;帶回熱循環(huán)的閉路式熱泵干燥裝置[J];北京節(jié)能;2000年05期

9 王汝武;尹金亮;;煙氣—蒸汽聯(lián)合回熱循環(huán)[J];沈陽工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年02期

10 嚴子浚;鐵電制冷回熱循環(huán)的制冷系數(shù)和制冷率[J];低溫工程;2000年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陸萬鵬;基于電站鍋爐排煙余熱的機爐煙氣回熱循環(huán)理論與應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2012年

2 歐陽艷艷;微型濕空氣透平循環(huán)動態(tài)模擬研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊曉紅;化學(xué)回熱循環(huán)燃氣輪機參數(shù)匹配和性能分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2019年

2 宮園春;化學(xué)回熱燃氣輪機性能仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

3 劉清振;化學(xué)回熱循環(huán)燃氣輪機變工況性能仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

4 趙鐵錚;煙風汽廣義回熱循環(huán)熱力學(xué)分析及系統(tǒng)優(yōu)化[D];華北電力大學(xué)(北京);2017年

5 劉云寧;化學(xué)回熱循環(huán)實驗系統(tǒng)建模仿真及控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

6 樊傳路;化學(xué)回熱循環(huán)系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

7 楊仁;化學(xué)回熱循環(huán)與水系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

8 張松;化學(xué)回熱循環(huán)水系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

9 李巖;化學(xué)回熱循環(huán)燃氣輪機性能分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

10 李建霖;化學(xué)回熱循環(huán)燃氣輪機仿真與性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

本文編號：2861883