本文關鍵詞：基于熱管和溫差發(fā)電的船舶缸套水余熱利用研究

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【摘要】：船舶是一個巨大的能耗體,隨著航運業(yè)的不斷發(fā)展,船舶行業(yè)的能源消耗量逐年攀升,加劇了全球環(huán)境惡化和能源危機,危及人類賴以生存的環(huán)境。為此,國際海事組織(IMO)對船舶節(jié)能減排提出了更嚴格的技術要求。2015年實施的新船能效設計指數(shù)(EEDI)從碳排放的角度限制船舶能耗。因此,必須深入研究船舶能效問題,挖掘船舶方面可以用的余熱能量。溫差發(fā)電技術運用熱電轉(zhuǎn)換材料能直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能,具有無運動部件、結構簡單,壽命長,綠色環(huán)保等優(yōu)點,已在余熱回收方面發(fā)揮了巨大作用。本文基于溫差發(fā)電原理,利用板式熱管技術,對船舶柴油機缸套水余熱利用進行研究,主要完成如下工作:(1)根據(jù)Wartsila4L20船用柴油機缸套水狀態(tài)參數(shù),設計了一種板式熱管溫差發(fā)電系統(tǒng);(2)結合所設計的系統(tǒng),對溫差發(fā)電系統(tǒng)的工作性能參數(shù)進行理論計算,包括最大輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率。探討了冷源溫度、熱流體流量和模塊中發(fā)電片數(shù)量對系統(tǒng)工作性能的影響;(3)搭建實驗臺,實驗研究系統(tǒng)輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率與熱流體流量、冷源溫度、負載電阻之間的關系,并與理論計算結果進行對比。通過上述研究工作可以得出以下幾點結論:(1)當模塊中發(fā)電片數(shù)量由4塊增加到16塊后,最大輸出功率變?yōu)樵瓉淼?.32倍,就成本和結構復雜性而言,增加模塊中發(fā)電片數(shù)量更有利;(2)熱流體流量從5L/min增加到9L/min時,每增加1L/min,系統(tǒng)輸出功率增幅1.3%;而冷源溫度從25°℃增加到40°℃時,每增加3°℃,系統(tǒng)輸出功率減小10%;后者變化較前者明顯,說明溫差是影響系統(tǒng)熱電輸出性能的主要因素;(3)本文設計的溫差發(fā)電系統(tǒng),在冷源溫度為25°℃,集熱器平均入口溫度為88.42°℃,熱流體流量為9L/min時,最大輸出功率27.68W,熱電轉(zhuǎn)換效率為 3.98%。(4)若根據(jù)本文所設計系統(tǒng)的性能回收利用Wartsila 4L20船用柴油機缸套水的余熱,最大輸出功率可達6965W。
【關鍵詞】：船舶 缸套水 溫差發(fā)電 板式熱管 余熱利用
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景和意義11
• 1.2 溫差發(fā)電技術簡介11-15
• 1.2.1 塞貝克效應11-13
• 1.2.2 帕爾貼效應13
• 1.2.3 湯姆遜效應13-14
• 1.2.4 焦耳效應14
• 1.2.5 溫差發(fā)電技術的特點14-15
• 1.3 溫差發(fā)電技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 板式熱管簡介22-23
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容23
• 1.6 本章小結23-24
• 第2章 溫差發(fā)電系統(tǒng)結構設計24-34
• 2.1 溫差發(fā)電系統(tǒng)簡介24
• 2.1.1 矩型溫差發(fā)電系統(tǒng)24
• 2.1.2 圓柱型溫差發(fā)電系統(tǒng)24
• 2.2 研究對象24-25
• 2.3 溫差發(fā)電裝置測算25-26
• 2.4 模擬裝置的結構設計26-32
• 2.4.1 肋片有效度28-30
• 2.4.2 肋片效率30-31
• 2.4.3 肋片間距31-32
• 2.5 本章小結32-34
• 第3章 溫差發(fā)電系統(tǒng)工作性能的理論計算34-50
• 3.1 溫差發(fā)電片性能參數(shù)計算34-38
• 3.1.1 開路電壓及內(nèi)阻34-35
• 3.1.2 等效熱導率35-38
• 3.2 系統(tǒng)發(fā)電性能參數(shù)的計算38-45
• 3.2.1 溫差發(fā)電模塊傳熱量40-42
• 3.2.2 溫差發(fā)電模塊輸出功率42-44
• 3.2.3 溫差發(fā)電模塊熱電轉(zhuǎn)換效率44-45
• 3.3 熱流體流量對系統(tǒng)工作性能的影響45-47
• 3.3.1 熱流體流量對系統(tǒng)輸出功率的影響45-46
• 3.3.2 熱流體流量對系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率的影響46-47
• 3.4 冷源溫度對系統(tǒng)工作性能的影響47-48
• 3.4.1 冷源溫度對系統(tǒng)輸出功率的影響47-48
• 3.4.2 冷源溫度對系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效的影響48
• 3.5 本章小結48-50
• 第4章 溫差發(fā)電系統(tǒng)工作性能的實驗研究50-66
• 4.1 實驗臺的搭建及實驗步驟50-53
• 4.2 實驗結果53-61
• 4.2.1 熱流體流量對實驗結果的影響53-56
• 4.2.2 冷源溫度對實驗結果的影響56-59
• 4.2.3 實驗結果分析59-61
• 4.3 實驗結果與理論計算對比61-64
• 4.4 本章小結64-66
• 第5章 結論與展望66-67
• 5.1 結論66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 作者簡介73

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本文編號：603380