【摘要】： 隨著現(xiàn)代船舶的不斷發(fā)展,現(xiàn)代技術(shù)推動(dòng)船舶向著節(jié)能的方向發(fā)展。船舶將大量低溫余熱直接排向了大氣,不僅嚴(yán)重污染大氣,而且浪費(fèi)了大量的熱量,如能合理利用將會(huì)給航運(yùn)業(yè)帶來一筆不菲的利潤(rùn),同時(shí)可以減少大氣污染。隨著熱電發(fā)電、熱電制冷技術(shù)的不斷成熟,使得余熱熱電制冷在船舶余熱利用方面有了大的突破。然而煙氣余熱由于種種限制一直沒有得到很好的利用,為此,本文對(duì)余熱熱電發(fā)電做了一系列的研究,主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探討： 首先,從穩(wěn)態(tài)的熱傳導(dǎo)方程出發(fā),對(duì)煙囪管道進(jìn)行了熱力學(xué)分析,建立了煙囪管道分析模型,確定了煙囪管道邊界條件,應(yīng)用ANSYS計(jì)算了煙囪管道溫度場(chǎng)分布情況；為煙囪余熱熱電發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。 其次,在熱電單P-N結(jié)分析模型的基礎(chǔ)上,運(yùn)用ANSYS軟件建立了熱電器件的實(shí)際模型,按照其實(shí)際工作狀態(tài)施加了邊界條件,得出了模型的溫度場(chǎng)和電勢(shì)場(chǎng)的分布規(guī)律以及熱電器件的回路電流、輸出功率和熱電效率。并對(duì)不同熱端溫度的情況進(jìn)行了計(jì)算,得出了熱電性能參數(shù)隨煙氣溫度的變化規(guī)律。 最后,建立了煙囪余熱發(fā)電幾何模型,并對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化,確定了煙氣余熱發(fā)電邊界條件,建立了煙氣余熱發(fā)電有限元模型,對(duì)煙氣余熱發(fā)電性能進(jìn)行了分析,計(jì)算出了船舶發(fā)電柴油機(jī)煙氣余熱總發(fā)電量。還分析了船舶余熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性,得出了船舶熱電發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性可行性方案。 本文主要運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)煙囪余熱熱電發(fā)電在不同邊界條件和材料參數(shù)的情況下進(jìn)行仿真計(jì)算,其分析結(jié)果對(duì)熱電器件余熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性分析具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：U665.1
【圖文】：

4)在實(shí)際中煙氣在排的過程中，煙氣流速是不斷減小的，本文在處理過程中認(rèn)為流速變化很小，即定值。煙囪管道有限元模型如圖3一3:該模型網(wǎng)格劃分參見圖3一3。溫度場(chǎng)計(jì)算時(shí)選用二維平面4節(jié)點(diǎn)熱單元PLANE55。

，翻】日.湯甲1.t01o1‘:46:09圖3一2煙囪管道幾何模型表3一1煙囪尺寸參數(shù)參參數(shù) 數(shù)數(shù)值 值參數(shù) 數(shù)數(shù)值 值煙煙囪內(nèi)管材料料碳鋼 (C==l.5%)))煙囪管外包扎材料料石棉 棉煙煙囪管道內(nèi)徑徑 0.IO95mmm煙囪管外包扎材料料0.0O5mmm厚 厚 厚 厚度 度 度煙煙囪管道外徑徑 0.1145mmmmmmm3.1.2有限元模型煙囪管道自發(fā)電柴油機(jī)出來，煙囪管道相對(duì)較細(xì)，除接頭位置有法蘭或彎管，進(jìn)入總排煙管后，煙氣流速基本認(rèn)為是穩(wěn)定的，或者是當(dāng)線性變化處理。管道認(rèn)為是圓柱體。在煙囪建模過程中，為了便于計(jì)算和分析，該模型作了如下簡(jiǎn)化:l)根據(jù)排煙管結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，取模型剖面圖的二分之一進(jìn)行研究;2)由于煙氣物性參數(shù)隨溫度變化比較大，本文在計(jì)算過程中選取各物性參數(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算;3)煙囪管道煙氣溫度沿?zé)焽韫鼙谂艢夥较虺示�性變化;4)在實(shí)際中煙氣在排的過程中，煙氣流速是不斷減小的，本文在處理過程中認(rèn)為流速變化很小，即定值。煙囪管道有限元模型如圖3一3:該模型網(wǎng)格劃分參見圖3一3。溫度場(chǎng)計(jì)算時(shí)選

數(shù)來自實(shí)船資料[621(參見表3一5)，約束條件視實(shí)際情況施加。計(jì)算過程中，煙囪邊界條件采用第三類邊界條件，己知煙氣溫度取365℃，對(duì)流換熱系數(shù)己知，取氣二51.33【W(wǎng)/(m派)]。煙囪內(nèi)壁載荷圖如圖3一4所示。熱端載荷施加對(duì)應(yīng)的APDL語(yǔ)句為:ASEL，S，，，SFA，ALL，1，CONV， 51.33，365溫度365oC。!選定熱端面!施加對(duì)流換熱系數(shù)51.33[w/(m

【引證文獻(xiàn)】

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2 歐陽(yáng)羽宸;葉似錦;陳耀武;陳凱軍;鄭衛(wèi)剛;;基于船舶柴油機(jī)排氣管的溫差發(fā)電裝置[J];電源世界;2013年08期

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2 何曉峰;基于熱電轉(zhuǎn)換的溫度采集與無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];杭州電子科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2765333