本文關(guān)鍵詞：船用中速柴油機廢氣余熱發(fā)電技術(shù)研究

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【摘要】：船用中速柴油機燃料利用效率有限,為了提高能源的利用率,減少污染排放。應(yīng)用熱電發(fā)電技術(shù),回收排氣管道中的熱能,將排放的廢熱轉(zhuǎn)化為電能。本文針對熱電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)布置,分析優(yōu)化船用中速柴油機排氣管道結(jié)構(gòu)。通過改進(jìn)管道結(jié)構(gòu)模型,增強高溫廢氣與壁面的對流換熱,提高余熱利用效率。并結(jié)合熱電偶模型,通過FLUENT仿真軟件,分析不同工況條件下的改進(jìn)管道結(jié)構(gòu)熱電輸出特性。首先,根據(jù)熱電發(fā)電裝置布置特點,選定基礎(chǔ)排氣管道模型為正八邊體管道結(jié)構(gòu)。依據(jù)增強壁面換熱理論,改進(jìn)管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型,仿真分析中速柴油機額定工況下,不同改進(jìn)方案的壁面溫度分布。通過仿真分析可知,在排氣管道內(nèi)部安裝環(huán)形金屬翅片導(dǎo)熱裝置的壁面平均溫度值可提高到687.4K,且壁面溫度分布梯度變化小,適合熱電發(fā)電裝置的應(yīng)用布置。并在選定的改進(jìn)管道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,仿真分析不同工況條件下的壁面溫度分布。其次,建立熱電偶模塊仿真模型,分析不同散熱方式對熱電偶兩端溫差的影響。采用水作為冷卻介質(zhì)時,熱電偶兩端溫差明顯高于空氣作為冷卻介質(zhì)的情況。分析以不同工況的壁面溫度作為熱電發(fā)電片熱端接觸溫度,冷端采用強制水對流時熱電偶兩端溫度分布。最后,根據(jù)不同工況條件的熱電偶兩端溫度,結(jié)合熱電發(fā)電片的輸出特性曲線,分析所研究的排氣管道結(jié)構(gòu)在不同工況條件下的熱電發(fā)電最大輸出功率。從理論上驗證熱電發(fā)電技術(shù)可以應(yīng)用于船用中速柴油機的廢氣余熱回收。
【關(guān)鍵詞】：船用中速柴油機 余熱回收 熱電發(fā)電 優(yōu)化管道 仿真分析 輸出功率
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.121.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Absrtact5-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 選題背景及研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 熱電發(fā)電技術(shù)發(fā)展歷程12
• 1.2.2 熱電發(fā)電的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 熱電發(fā)電技術(shù)在發(fā)動機上的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 船用中速柴油機熱電發(fā)電技術(shù)概述16-23
• 2.1 熱電發(fā)電基本原理16-18
• 2.1.1 塞貝克效應(yīng)16-17
• 2.1.2 帕爾貼效應(yīng)17
• 2.1.3 湯姆遜效應(yīng)17-18
• 2.1.4 熱電效應(yīng)之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換優(yōu)值系數(shù)18
• 2.2 熱電發(fā)電材料18-20
• 2.2.1 低溫?zé)犭姴牧?/span>18
• 2.2.2 中溫?zé)犭姴牧?/span>18-19
• 2.2.3 高溫?zé)犭姴牧?/span>19-20
• 2.2.4 提高熱電材料性能的方法20
• 2.3 常用熱電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)20-22
• 2.3.1 平板式20-21
• 2.3.2 圓筒式21
• 2.3.3 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3.4 內(nèi)置式22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 傳熱學(xué)原理及數(shù)值模擬23-38
• 3.1 傳熱學(xué)基本原理23-28
• 3.1.1 基本傳熱方式23-25
• 3.1.2 熱阻25-26
• 3.1.3 對流換熱26-28
• 3.2 CFD基本理論28-32
• 3.2.1 基本控制方程28-30
• 3.2.2 湍流模型的選擇30-31
• 3.2.3 壁面函數(shù)31
• 3.2.4 流固共軛模型31-32
• 3.3 CFD軟件簡介32-34
• 3.3.1 ICEM軟件簡介32-33
• 3.3.2 FLUENT軟件簡介33-34
• 3.4 傳熱方式對比34-37
• 3.4.1 計算模型34-35
• 3.4.2 網(wǎng)格劃分35
• 3.4.3 計算參數(shù)和邊界設(shè)定35-36
• 3.4.4 結(jié)果分析36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 船用中速柴油機熱電發(fā)電熱端結(jié)構(gòu)分析38-55
• 4.1 排氣管道常用熱電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2 強化傳熱機理的方法39-40
• 4.2.1 改變管道內(nèi)速度流場39-40
• 4.2.2 增加受熱面積40
• 4.2.3 提高溫壓和減少熱阻40
• 4.3 管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案和模型結(jié)構(gòu)40-42
• 4.3.1 改變管道氣體入口角度40-41
• 4.3.2 改變管道內(nèi)氣體流動方向41
• 4.3.3 增加管道內(nèi)部受熱面積41-42
• 4.4 仿真計算42-45
• 4.4.1 網(wǎng)格劃分42-45
• 4.4.2 邊界條件45
• 4.4.3 計算模型45
• 4.5 結(jié)果分析45-53
• 4.5.1 管道入口擴(kuò)張錐角影響分析45-49
• 4.5.2 管道內(nèi)部導(dǎo)流裝置影響分析49-51
• 4.5.3 管道內(nèi)部增加換熱面積影響分析51-53
• 4.6 不同工況條件下的壁面平均溫度53-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第5章 船舶中速柴油機廢氣余熱發(fā)電輸出特性55-67
• 5.1 熱電發(fā)電模型理論55-59
• 5.1.1 熱電發(fā)電模型55-58
• 5.1.2 熱電轉(zhuǎn)換效率58-59
• 5.2 熱電發(fā)電模塊模型溫差仿真59-63
• 5.2.1 物理模型和幾何尺寸59-60
• 5.2.2 物性參數(shù)及邊界條件60
• 5.2.3 計算模型和數(shù)值方法60-61
• 5.2.4 網(wǎng)格無關(guān)性分析61
• 5.2.5 不同冷卻方式對比分析61-63
• 5.3 熱電模塊輸出特性63-65
• 5.4 小結(jié)65-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文總結(jié)67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 過增元;對流換熱的物理機制及其控制:速度場與熱流場的協(xié)同[J];科學(xué)通報;2000年19期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 袁曉紅;汽車發(fā)動機尾氣余熱溫差發(fā)電裝置熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

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本文編號：567139