船舶节能技术的探讨

毕业专题论文船舶节能技术的探讨TheResearchofEnergyEfficientTechnologyonShips学生姓名所在专业轮机工程所在班级申请学位学士学位指导教师职称教授副指导教师职称毕业论文成绩评定毕业论文成绩评定指导教师评语：指导教师(签名)年月日答辩小组评语：答辩小组组长(签名)年月日毕业论文（设计）成绩系主任（签名）年月日审批单位（盖章）年月日目录目录摘要...................................................................IABSTRACT..............................................................II前言.....................................................................1第1章提高柴油机热效率的方法............................................11.1加长活塞的有效行程..................................................11.2降低螺旋桨转速提高推进效率..........................................11.3用轻重油转换设备节能................................................11.4从材料上推广玻璃钢船型..............................................2第2章对柴油机的余热回收利用............................................22.1涡轮增压回收余热....................................................22.2热能回收系统的工作模式..............................................32.3混合动力装置余热回收................................................4第3章加强船舶管理及维护................................................43.1保持最佳纵倾度以增加螺旋桨吃水深度..................................43.2清除船舶污底保持航速................................................53.3驾驶部与轮机部密切配合..............................................63.4做好设备维护与保养..................................................63.5操作管理节能........................................................63.6使用燃油添加剂......................................................73.7做好坞修与节能有关的项目............................................7结束语：.................................................................8鸣谢.....................................................................9参考文献................................................................10摘要I摘要随着燃油价格上涨，船舶节能成为航运业关注的热点之一。本文从3个方面介绍了几种主要的节能技术：第一方面主要从主机本身，提高主机功率，从机械效率上找回能量；第二方面从柴油机的废气上为突破，尽可能地进行废气利用，把排气中的余热回收。而利用涡轮增压是最有效地提高柴油机经济效率的方法；第三方面是从船舶管理方面，讲究人、机和谐，部门配合，尽量利用环境，节约成本。关键词：热效率；节能；余热回收；船舶管理ABSTRACTIIABSTRACTWiththerisingofthefuelprices,theattentionoftheshippingindustryisfocusontheenergy.Thisarticledescribesthreeenergy-savingtechnologies:firstly,mainlyfromthemainengineitself,improveenginepower,recoverenergyfromthemechanicalefficiency;Secondlyrecoverenergyfromexhaustgasasfaraspossible,trybesttomakethewasteheatreused.Theuseofturbo-chargeristhemosteffectivewaytoimprovetheeconomicefficiencyofdieselengine;Thirdly,fromthemarinemanagement,suchashumanandmachineinharmony,departmentcoordinationandmakefulluseoftheenvironment,tosavecosts.KEYWORDS:thermalefficiency;energy-saving；recoveryofwasteheat；marinemanagement广东海洋大学2010届本科生毕业论文1船舶节能技术的探讨轮机工程，200611821213，刘长青指导教师：梁榕辉前言当今世界各国国民经济的发展在很大程度上取决于能源的发展。能源问题已成为举世关注的重大战略问题，而解决能源供需矛盾无非是开发能源和节约能源。因此我国制定了“开发与节约并重，近期把节能放在优先地位，大力开展以节能为中心的技术改造和结构改革”的能源方针。由此可见，开展能源节约工作具有多么重要的意义。本论文素材的来源一方面是本人从多方面搜集的材料，另一方面是本人在实习时所见到的实际节能设备总结而出。此外，本文从技术和轮机管理两方面对节能的途径和方法作了一般的介绍。第1章提高柴油机热效率的方法1.1加长活塞的有效行程活塞的有效行程越长，则气缸的压缩压力越大，柴油机的工质得到更大的压缩比，使工作行程时有效压力增大。压缩过程终点的最高温度和压力提高，从而提高了工作循环的热效。因而，柴油机的动力和经济性更好，油耗就就降低。但是压缩压力过高，导致最高爆发压力过高，会使柴油机零部件承受机械和热负荷过大。1.2降低螺旋桨转速提高推进效率在中高速柴油机的情况下，是利用齿轮减速装置，来选择合适的螺旋桨转速，以提高传播的推进效率，这是很早就采用的办法。而大型低速柴油机与螺旋桨直接连接的情况下所采用的降低转速的办法是使柴油机的行程加长，再把转速降低20%～25%。但是，B&W公司提出了一格方案，即在以往的大型低速柴油机上也装上齿轮减速装置，并采用更低转速的螺旋桨，以极力改善推进效率，实现超低速的推进方式。现在最低转速已经可以达到80rpm。[2]1.3用轻重油转换设备节能轻重油转换的基本原理是，低质燃油通过加热、搅拌、过滤后其流动性提高，可以达到充分燃烧的目的。轻重油转换设备所占机舱空间很小，操作简单，安装方便，只需要将原有燃油管系靠近柴油机的部分截开。连接到轻重油转换装置的出入口即可。船舶安装轻重油转换装置后不会影响船舶本身的结构，不会影响主机的性能。轻重油转换设备有多种部件组成，其中过滤器是特制的，在使用中应定期更换。安装轻重油转换装置后，对柴油机的运行管理提出了一些新的要求。如在出航前30min需打开加热器;先用轻质柴油启动主机，主机预热后再使用重油等。通过某轮安装轻重油转换装置前后的对广东海洋大学2010届本科生毕业论文2比，采用此方法燃油成本可降低大约4.5%。虽然重油因为粘度高，密度大，并含有较高的杂质及一些其他化学元素，会对燃油的输送以及燃烧产生一些不利影响，但是，综合各方面因素，由于重油价格低廉，轻重油转换技术具有很好的经济效益。1.4从材料上推广玻璃钢船型玻璃钢(也称玻璃纤维增强塑料，英文缩写为GFRP或FRP)是一种复合材料，上世纪四十年代诞生于美国，开始主要用于军事和航空，50年代逐渐转为民用。玻璃钢品种繁多，性能优异，用途广泛。它是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺制作而成的一种功能型的新型材料，具有相对密度小、冲击韧性好、表面光滑、耐腐蚀、成型简单的优点。采用玻璃钢材料制造的船舶，自重轻、阻力小航速快，玻璃钢是建造小型船舶理想的节能材料玻璃钢船舶具备如下特点:1)节能效果好。与其它材质的同等功率船舶相比，由于玻璃钢船船体表面光滑，阻力小，航速可提高0.5kn～1kn。[9]2)稳性好、抗风能力强。玻璃钢比重约是钢材的1/4左右，玻璃钢船压载重量重心低，在其他参数不变的情况下，玻璃钢船与同类型钢质船相比，横摇周期可缩短2s～3s，在风浪中起浮性好，回复能力强。3)使用寿命长，维修费用低。玻璃钢材料具有良好的耐腐蚀性，船体没有锈蚀问题，使用寿命可达50年之久，如果船体不发生损伤，不需要每年进行维护。但是受到玻璃钢“强度有余、刚性不足、耐磨擦性能差”这一材料特性的影响，建造玻璃钢船应以小型船舶为主，如渔船、游艇、航标巡检船等。据统计，玻璃钢船比同尺度钢质船舶节省燃油可达10%，维修费用也能大幅降低。目前，发达国家的渔船大都采用玻璃钢船型，而我国玻璃钢渔船的发展却略显缓慢，数量众多的渔船大都为钢质或木质，发展玻璃钢船型的潜力巨大。第2章对柴油机的余热回收利用2.1涡轮增压回收余热增压是提高柴油机功率的最主要途径。柴油机功率岁增压压力的增加成比例的增加。采用废气涡轮增压，优于利用了废弃能量，柴油机的经济性得到更大提高。废气能量的组成：为说明废气能量的组成，我们画出四冲程等压涡轮增压的理论示功图。其中：3-a:进气过程，进气压力为PK。a-c-z’-z-b：压缩、燃烧、膨胀过程。b-5-4：排气过程，排气管中的压力为Pt。0-a-3-2-0：压气机压缩进入柴油机气缸的空气所需能量。（3-a长度为气缸工作容积。）i-g’-3-2-i：压气机压缩扫气空气所需能量。（g’-3长度表示扫气空气体积。）广东海洋大学2010届本科生毕业论文30-a-g’-i-0：压气机消耗的总能量。B点：排气阀打开时气缸中燃气的状态。B-f-1-b:废气等熵膨胀到大气压P。时作出机械工的最大能力，即排气阀打开时气缸中废气具有的可用能。E’-f’-i-g-e’：涡轮前废气的可用能。它由以下四部分组成：（1）e-f-1-5-e：废气达到涡轮前仍保留的可用能。（2）5-4-2-1-5：活塞以Pt将Vh体积的废气从气缸中推出所给予的可用能。（3）i-g-4-2-i：扫气空气带来的可用能。（4）e’-f’-f-e-e’：由于损失废气可用能b-e-5-b而获得的热量使废气温度升高，这样涡轮前的废气温度比等熵膨胀后的e点的温度高（以e’点来表示），由此废气得到的复热回收的可用能。当然，它远小于损失掉的可用能b-e-5-b。b-f-i-g-5-b：废气总的可用能。它包括排气阀打开时气缸中废气具有的可用能，活塞推出废气而给予的可用能以及扫气空气带来的可用能。废气总的可用能也可看成由以下两部分能E1和E2组成：E1（b-e-5-b）——废气由压力Pb降到涡轮前压力Pt的可用能。或脉冲能。E2（e-f-i-g-e）——废气由压力Pt降到Po的可用能。或称定压能。能量E1在废气总可用能E1+E2中所