1. 研究目的与意义(文献综述)
由于经济危机和世界能源紧缺等问题的出现,以及国际海事组织对船舶排放标准的要求越来越严格,船舶的节能减排提出了更高的挑战。
目前绝大多数船舶所采用的压缩式制冷装置都不可避免地存在着噪声大、能量消耗高等问题,而现代船用空调技术的发展在很大程度上取决于制冷设备的可靠、安静及节能等主导因素,再加上在国际蒙特利尔公约赫尔基会议上已经对压缩式制冷装置通常采用的氟利昂类制冷剂的使用规定了一定的期限,意味着这一类压缩式制冷装置还面临生存问题[6]。与采用的氟利昂类制冷剂压缩式制冷装置相比,溴化锂吸收式制冷机具有经济效益高、安全可靠、振动噪声小、维护保养方便及环保等特点,近年来在国内得到了较快的发展。也因其良好的特性越来越受到船用部门的重视,有逐步替代压缩式氟利昂制冷机的趋势。
为此我国许多学者如甘念重、黄根法和敖晨阳等对船舶余热制冷进行了可行性以及热经济性分析,得出研究船舶余热制冷是可行的,溴化锂吸收式空调系统在船舶上的应用,就是一项比较可行的技术措施[5]。现在美国核潜艇上已广泛使用吸收式制冷设备,日本和俄罗斯等也都在积极致力于船用溴化锂制冷装置的开发及实船推广,预计不久的将来,采用溴化锂吸收式制冷取代以电能为动力的压缩式制冷的船舶将会越来越多。日本在alamo游轮上用增压空气冷却器中的冷却水作为机组的热源,热源温度由90降到82.3,冷却水温度由12降至7.5,制冷量为18万大卡每小时,船舶燃油费用可节省1%[10]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
了解船用溴化锂空调在船舶上的实际使用现状和船舶使用溴化锂吸收式空调节能的意义。
了解船舶动力装置可利用的余热热量,分析利用船舶柴油机余热实现船舶溴化锂吸收式制冷空调的可行性。
理解溴化锂吸收式制冷空调的基本原理,根据船舶柴油机余热条件进行溴化锂吸收式制冷空调的设计计算。根据计算结果,确定空调系统的形式与结构,对溴化锂吸收式制冷空调的进行性能优化。对船用溴化锂吸收式制冷空调的经济性分析。
2.2 技术方案
表2-1技术方案的基本内容
可行性分析 | 对船舶柴油机热平衡分析和溴化锂吸收式制冷机的原理分析,确定船用溴化锂吸收式制冷空调的可行性。 |
可用余热的计算和制冷量的确定 | 根据船舶柴油机的性能参数计算出柴油机排烟中能利用的热量,再算出可利用热量提供的制冷量。 |
制冷机组的选取 | 根据算出的制冷量选择适用的单效溴化锂吸收式制冷机组。 |
热力计算 | 已知参数:如制冷量、冷媒水进出口温度等。 |
设计参数的选定:如蒸发温度、蒸发压力等。 | |
传热计算 | 确定各部件的热负荷。 |
确定各部件的换热面积。 | |
换热器的选型 | 比如蒸发器、发生器、溶液交换器等的选型。 |
系统性能优化 | 根据计算结果,对溴化锂吸收式制冷空调系统的进行性能优化,主要从重量、体积及制冷温度方面去优化。比如优化机组结构型式等。 |
经济性分析 | 根据利用船舶余热进行制冷的设计方案提供投资总额、收益和成本分析、节能效果以及投资补偿年限等方面的评估方法与计算,以确定其投资的经济效益。
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2.2.1单效溴化锂吸收式制冷原理
图2-1单效溴化锂吸收式制冷机工作原理图[6]
2.2.2船舶柴油机余热分析
表2-2柴油机的热平衡表[8]
通过对船舶柴油机的热平衡分析可以看出,一般船舶柴油机只有占燃油燃烧总热量的30%-45%的能量被用作实际有效动力输出的功率。其中柴油机排气带走的热量为总热量的30%-40%。本设计就是利用柴油机排气带走的热量中可利用热量来制冷。
表2-3船舶柴油机性能参数资料
柴油机主要性能参数 | 型号 |
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额定功率,kw |
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额定转速,r/min |
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增压器进气平均温度,℃ |
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增压器排气平均温度,℃ |
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燃油消耗率,g/(kw·h)
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根据以上的性能参数,计算参数的确定如下:
1.柴油机排烟量的确定 |
2.柴油机排烟中可利用的热量 |
3.可利用排气余热提供的制冷量 |
4. 根据算出的制冷量选择适用的溴化锂吸收式制冷机组。 |
2.2.3设计计算
a.热力计算已知参数如下:
1.制冷量 | 2.冷媒水进口温度 |
3.冷媒水出口温度 | 4.冷却水进口温度 |
5.冷却水出口温度 | 6.加热热源参数 |
b.一般设计参数的选定如下:
1. 吸收器出口冷却水温度 |
2. 冷凝器出口冷却水温度 |
3. 冷凝温度及冷凝压力 |
4. 蒸发温度及蒸发压力 |
5.吸收器内稀溶液的最低温度 |
6.吸收器压力 |
7.稀溶液浓度 |
8.浓溶液浓度 |
9.发生器内浓溶液的最高温度 |
10.浓溶液出热交换器时的温度 |
11.稀溶液出热交换器的温度 |
c.换热器的设计:确定各换热设备的热负荷、各换热设备的传热面积等.
1.冷凝器的设计及选型 |
2.蒸发器器的设计及选型 |
3.吸收器的设计及选型 |
4.热交换器的设计及选型 |
5.发生器的设计及选型 |
3. 研究计划与安排
1.第1-2周,查阅相关的资料资料,完成论文的开题报告初稿和英文翻译任务,并对自己所做的课题有一个初步的了解。
2.第3-4周,完成并提交开题报告,同时完成文章的实际使用现状的查阅和文章的阅读以及查重。
3.第5-9周,完成溴化锂吸收式空调基本原理的写作。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] .荆树平. 如何提高蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷性能——溴化锂制冷机技术及应用,中国科技博览,2011(3).
[2].黄根法.柴油机余热在空调领域的应用[ j].柴油机,2002,(2):43- 45
[3].戴永庆主编.溴化锂吸收式制冷技术及应用[m].北京:机械工业出版社,1996.
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