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船舶柴油机废气余热发电效率优化系统

舰船科学技术 2020年第2期 82-84页

作者：普聪远华北水利水电大学电力学院

船舶柴油机运行过程中产生的能量做不到被完全利用,造成能源浪费。在此背景下,为提高能源利用率,针对当前使用的一般船舶柴油机废气余热发电系统效率低的问题,进行优化设计。本系统设计采用B/S架构,搭建系统结构,集成化提升,然后优化系... 详细信息

船舶柴油机运行过程中产生的能量做不到被完全利用,造成能源浪费。在此背景下,为提高能源利用率,针对当前使用的一般船舶柴油机废气余热发电系统效率低的问题,进行优化设计。本系统设计采用B/S架构,搭建系统结构,集成化提升,然后优化系统组成硬件,最后设计系统运行程序,实现优化系统设计。为测试系统有效性,进行仿真测试,结果表明:与一般船舶柴油机废气余热发电系统相比,运行优化后的系统,能在更短的时间内产生更多的电量,由此可知本系统的余热发电效率提升,达到了研究的预期目标。

关键词：柴油机废气余热发电效率优化系统

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素

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船舶工程 2019年第6期41卷 106-110页

作者：牛牛杨祥国吴书礼许轶哲蔡乐武汉理工大学能源与动力工程学院

设计一种鳍片式热电转换模组,并将其应用到船舶柴油机废气余热回收系统中。通过理论分析和试验研究,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明:当柴油机负荷为75%、热电晶片总数为1 428个、排气温度为550 K时,设计的鳍片式热电模组... 详细信息

设计一种鳍片式热电转换模组,并将其应用到船舶柴油机废气余热回收系统中。通过理论分析和试验研究,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明:当柴油机负荷为75%、热电晶片总数为1 428个、排气温度为550 K时,设计的鳍片式热电模组的发电功率为6.72 kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度和柴油机负荷都会影响热电转换系统的性能。随着柴油机负荷的增大,热电转换系统的发电功率和转换效率不断增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于在75%~100%范围内增大的幅度。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许的情况下,可通过增加鳍片数目来提高废热回收效率。

关键词：船舶柴油机废气余热回收利用鳍片式热电模组热电转换

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焦炉废气余热利用的探索及应用实践

工业安全与环保 2012年第1期38卷 88-90页

作者：张海英王慧平介清涛李红霞孙玉红王艳萍安阳钢铁股份有限公司河南安阳455004

论述焦炉余热回收的意义,分析烟道气余热回收用于洗浴水加热的可行性,阐述了设计思路、制作工艺、应用情况及改进措施,实践表明应用效果及经济效益均较好。

关键词：焦化厂废气余热可行性应用

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工业窑炉废气余热的回收与利用研究

工业窑炉废气余热的回收与利用研究

作者：谭业锋山东大学

学位级别：硕士

目前我国能源的利用效率低，经济效益差，能源利用系统的技术和管理落后的局面没有得到根本转变，很多产品的单位能耗与发达国家相比差距很大，如钢铁、发电、建材、化工等行业的主要工业产品单位能耗高出20％～80％，特别是各类工业窑... 详细信息

目前我国能源的利用效率低，经济效益差，能源利用系统的技术和管理落后的局面没有得到根本转变，很多产品的单位能耗与发达国家相比差距很大，如钢铁、发电、建材、化工等行业的主要工业产品单位能耗高出20％～80％，特别是各类工业窑炉的热效率很多都低于70％，而其排空的废气热值占窑炉总能耗的20％以上，废气的余热利用率仅为4～5％，有很大的节能潜力。因此，随着现代热管技术的不断发展和推广应用，依靠科技进步，将热管技术应用于提取窑炉废气的余热、减少余热排空成为可能，这对提高窑炉的热效率、节约能源具有重要的意义。本课题《工业窑炉废气余热的回收与利用研究》，以能源的低消耗、低排放、高效率为目标，充分利用现代新技术——热管技术的开发与应用，设计新型低温换热器，从废气中提出余热，用于冬季民用取暖，实现经济、社会和环境效益的统一。本课题结合氧化铝厂三车间现场情况及生产工艺参数，以一台φ4.3×75m窑炉的各项工艺参数为依据，将其废气的流量、流速、温度、压力作为主要参考指标，将家庭用风机的供暖热水的进出口温度、流量做为辅助指标，选择出合适的热管规格与型号，计算出换热量、换热面积，并考虑到清灰、减阻、提高换热效率等因素，设计出结构合理的低温高效热管换热设备。本课题的研究方法、计算方法和设计思路，可推广到其他类似窑炉换热器的设计中。

关键词：工业窑炉废气余热回收与利用热管换热器

汽车发动机废气余热热电转换装置结构优化设计

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汽车发动机废气余热热电转换装置结构优化设计

作者：夏凯武汉理工大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展,人们对能源需求的与日俱增,能源问题日见突出,节能减排以及开发新能源都已经成为当前人类科学研究的重点。汽车工业需要消耗大量的能源,且是环境污染的主要来源之一,因此汽车行业的节能减排就显得尤为重要了。而单... 详细信息

随着社会经济的发展,人们对能源需求的与日俱增,能源问题日见突出,节能减排以及开发新能源都已经成为当前人类科学研究的重点。汽车工业需要消耗大量的能源,且是环境污染的主要来源之一,因此汽车行业的节能减排就显得尤为重要了。而单纯的从改善发动机性能来实现汽车的节能减排无疑这是一个很困难的任务,我们期望于利用温差发电技术来实现发动机废气热能与电能的转换,把废气余热转换成电能储存到蓄电池中来为汽车提供动力或电力来源。这对于汽车的节能减排具有非常重要的意义。在现有热电材料的限制下,要把温差发电技术广泛应用于汽车行业,那么我们就只能从结构入手提高温差发电器的转换效率以期望其达到装车所需要的要求。本文就是从结构入手对一种新温差发电器进行了研究,根据强化传热的原理,对温差发电器进行了理论分析及数学建模,在这个基础上对它进行了计算仿真和优化,寻找在现有材料限制下的,具有较大功率输出及热能转换效率高的温差发电器结构。本文的主要工作如下：首先介绍了温差发电技术的发展历程,研究分析了温差发电技术的发展态势,明确了目前国内外在这方面研究的现状,对本次研究的内容和意义分别做了说明。然后分别对温差发电的基本原理以及当前应用于温差发电的热电材料作了介绍,并对温差发电技术在汽车上面的应用作了可行性分析,对温差发电器在汽车上的布置位置进行了研究。然后建立了温差发电器的数学模型,对热电转换效率作了推导,利用ANSYS软件对单个热电偶作了计算分析,研究了热电偶臂长,、横截面边长s对热电偶块输出功率、热电转换效率以及热应力的影响,通过对热电偶结构尺寸的优化,提出了一种新结构尺寸的温差发电器。最后分析比较了传统热电装置结构的优缺点,依据强化传热的机理提出了一种新的热电装置结构,通过FLUENT软件对其做了计算分析,对流换热决定热量传递的关键因素是速度场的变化,通过比较各个方案的速度云图得到了一种较为理想的温差发电器结构。

关键词：废气余热温差发电热电模块优化设计

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基于朗肯循环废气余热回收技术的研究

基于朗肯循环废气余热回收技术的研究

作者：王涤非吉林大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来，能源危机与环境问题的日益突出，使得人们越来越重视新能源的开发与能源利用率的提高。在现代工业中，由内燃机能量平衡可知，在燃料燃烧所释放的能量中，对外输出的有用功仅占总能量的25%～45%左右，其他部分能量则被... 详细信息

进入21世纪以来，能源危机与环境问题的日益突出，使得人们越来越重视新能源的开发与能源利用率的提高。在现代工业中，由内燃机能量平衡可知，在燃料燃烧所释放的能量中，对外输出的有用功仅占总能量的25%～45%左右，其他部分能量则被冷却系统、发动机排气所带走，未得到充分地利用。如能将排气的能量进行可实现对内燃机功率与热效率提升，那么将极大的提高能源的利用率。而基于朗肯循环余热回收技术以其能量利用率高，适应性好等优点已广泛应用于回收工业废热，同样对于汽车产业，基于朗肯循环的能量回收技术也具有巨大的发展潜力。首先，本文对发动机废气的热物性参数进行研究，通过对废气组分的热力性质及其所占比例，推导出废气混合物的热物性参数计算公式，便于对传热过程进行计算分析。以CA6DL重型柴油机为研究对象，对其进行热平衡分析，明确了发动机的废气能量占燃料总能量的28%～30%左右;同时考虑排气能量品质，通过可用能分析法对废气余热可用能转化潜力进行估算，可知最大可转化可用能占排气能量的40%左右。分析结果表明：发动机的高温废气余热具有很大的回收利用价值。其次，对理论朗肯循环的进行了热力学分析，对朗肯循环工质性质对朗肯循环性能影响的进行了研究，给出了朗肯循环工质的选择标准。通过工程方程求解软件（EES）编制通用程序，结合工质的热物性参数，分析运行参数对朗肯循环性能参数的影响规律。分别讨论了水和有机工质在不同蒸发压力、冷凝压力等循环参数下对系统循环效率的变化规律：循环热效率随着蒸发压力的升高而升高，随着冷凝压力的降低而升高。再次，通过对比分析，确定朗肯循环工质为有机工质R123，并由此确定了系统的运行参数。结合朗肯循环各部件的设计手册对其结构参数进行设计计算，并通过热力计算分析所设计系统的性能参数。计算结果表明：标定工况下，朗肯循环系统回收的能量可达到11.9kW，如将这部分能量转化为发动机动力输出，可使发动机整体热效率提升10.1%左右，功率提升4.6%，燃油消耗率下降4.4%。最后，使用GT-POWER软件建立发动机与朗肯循环系统的仿真模型，并通过仿真值与试验数据对比，验证了该模型的准确性，可以用于仿真计算。仿真结果表明：加装朗肯循环系统后，发动机总功率最多可提升至6.4%，排温也有明显的下降。在高速高负荷工况下，朗肯循环系统热效率最高可达13%;而在低速低负荷工况时，由于排气能量较小，使得此时的余热回收系统效率偏低。本文提出通过改变工质流量的措施来提高朗肯循环在低速低负荷工况下的效率。模拟结果表明，改进后的朗肯循环效率在全工况范围内都有所改善。综上所述，朗肯循环废气余热回收系统可有效回收发动机废气余热，提高热效率同时，降低CO2的排放，是一条极具发展前景的实现汽车节能减排的技术路线。

关键词：发动机废气余热朗肯循环回收 GT-POWER

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废气余热制富氢气体对发动机性能的影响

汽车安全与节能学报 2011年第2期2卷 175-180页

作者：徐元利姚春德李旭聪天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对氢燃料发动机存在的问题及废气余热的流失,提出利用废气余热在线制取富氢混合气作为发动机的燃料。在一台点火式电喷汽油机上,采用余热制氢装置,在发动机台架上,利用AVL Digas4000Light五气体废气排放仪进行了性能研究。结果表明:... 详细信息

针对氢燃料发动机存在的问题及废气余热的流失,提出利用废气余热在线制取富氢混合气作为发动机的燃料。在一台点火式电喷汽油机上,采用余热制氢装置,在发动机台架上,利用AVL Digas4000Light五气体废气排放仪进行了性能研究。结果表明:通过稀薄燃烧可显著改善NOx和CO排放,NOx较原汽油机降低90%,CO降低80%。另外,稀燃也使裂解气发动机在保持原汽油机动力性的条件下,甲醇的当量燃料消耗率较汽油明显降低,降低幅度为14.3%～30.7%。在点火式电喷发动机上应用裂解气作燃料是实现甲醇高效清洁燃烧新方法。

关键词：点火式发动机富氢气体甲醇废气余热

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