基于船用柴油机余热的Kalina循环性能改进与应用分析

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimchenstong
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针对船用二冲程低速柴油机的能量利用情况,对船用柴油机余热利用的情况进行了简要的介绍。由于船用柴油机排气温度处于中低温的范围(300℃以下),容易导致常规的朗肯循环热力性能不高的问题。而Kalina循环技术可有效的回收中低温余热,在生产工艺中有实际的应用,因此有必要研究Kalina循环在船用柴油机余热回收中的应用方案,故本文主要做了以下几个方面的工作:(1)根据船用柴油机排气温度的范围,对不同Kalina循环系统进行性能对比计算,包括确定计算初始条件和系统性能参数的建立。通过MATLAB调用REFPROP的方式对氨水混合物的物性进行计算,根据不同Kalina循环的系统组成和结构特点,得出不同系统各状态点参数的确定方法和各部件的计算模型,对各系统进行编程计算,最后从系统的热力学性能和经济性角度对各系统的优劣进行对比分析。(2)对Kalina循环中较为复杂的KCS1系统进行分析,通过控制变量的方法分析系统中氨液浓度、膨胀机膨胀比以及系统冷源温度对该系统热力学性能和经济性能的影响,得出系统性能参数的变化规律。(3)对工业生产过程中的余压能回收方式进行了简要的介绍。针对Kalina循环的特点,分别采用水轮机和两相膨胀机来对分离器出口贫氨溶液的余压能进行利用,根据二者做功过程的特点进行做功能力的计算,并分析系统中不同参数对二者做功能力的影响,研究表明水轮机的做功能力略高于两相膨胀机,但两相膨胀机更能适应系统氨液浓度的变化。(4)最后针对型号为6S50ME-C8.2型船用柴油机的参数,结合余热利用系统的特点,决定采用高温回热器在膨胀机后的KCS34系统作为该型号柴油机余热回收的系统,并利用两相膨胀机对余压能进行利用。根据实际情况重新考虑了计算的初始条件和假设,并新增了系统的评价指标,最后讨论了不同工况和冷源温度对系统性能的影响。
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