【正文】 在論文完成后，我想對很多幫助我的老師，同學(xué)，朋友和親戚說：感謝導(dǎo)師*老師和原旭全學(xué)長對我悉心的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，若是沒有你們的幫助，我也無法順利的完成論文的撰寫。圖52 船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收實物平臺本章介紹了三維建模軟件SolidWorks，并使用該軟件對船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收裝置進(jìn)行了三維建模，在三維建模的基礎(chǔ)上，完成了船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收裝置的實物平臺的搭建。經(jīng)過上面的計算選型，已經(jīng)對主要部件進(jìn)行了相對合適的選擇。當(dāng)然在眾多使用情況下，運用SolidWorks軟件本就是為了進(jìn)行三維模型的繪制，所以SolidWorks軟件最核心也是最基本的模塊非零件模塊莫屬。到現(xiàn)在，SolidWorks所遵照的易用、平穩(wěn)和新穎三個原則取得了全面的落實和證明，在他的協(xié)助下，設(shè)計師很大減少了設(shè)計時間，讓產(chǎn)品迅速、快捷地投向了市場[21]。該公司覆蓋了產(chǎn)品的全部生命的使用范圍，包括開發(fā)，工程，有著非常好的軟件解決方案和各個方向的生產(chǎn)和成品數(shù)據(jù)經(jīng)營經(jīng)驗。觸摸屏又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)觸摸了屏幕上方的圖形凸起時，屏幕上方的觸摸感應(yīng)系統(tǒng)就可以根據(jù)一開始編寫的程式反饋給對應(yīng)的連結(jié)裝置，可以用來代替機(jī)械式的按鈕面板，并通過液晶提供的畫面生成出動人的影音效果。采集卡照片如圖46所示，圖47是試軟件圖片。圖44是流量傳感器：圖44霍爾流量傳感器比例調(diào)節(jié)閥是在指在執(zhí)行過程中的采用比例和積分綜合計算的電動閥，計算值離設(shè)定值越遠(yuǎn)，步進(jìn)電機(jī)動作更迅速，基本是一個衰減的正弦波形。這款溫度變送器的溫度檢測的范圍為0—100℃。根據(jù)測量方法可分為2類，接觸和非接觸式，根據(jù)傳感器材料和電子元件的特點，分為2類，熱敏電阻和熱電偶。換熱面積（m2）：1流程組合：單板換熱面積（m2）；單流道截面積（m2）：當(dāng)量直徑（m）：板片厚度（m）：材料：工藝參數(shù)名稱熱側(cè)冷側(cè)物料名稱高溫水循環(huán)水操作溫度（℃）60 / 4015 / 30流量（kg / h）3491434972流體密度（kg / m3）981998流速（m/s）傳熱量（W）總傳熱系數(shù)（W/（m2（1）算兩流體的流速：高溫水流速：循環(huán)水流速：（2）算雷諾數(shù)Re：（3）計算努塞爾特數(shù)Nu： （4）求兩流體的傳熱系數(shù)：高溫水傳熱系數(shù)：循環(huán)水傳熱系數(shù)：（5）求污垢熱阻R：參考表二選取兩流體的污垢熱阻為：（6）求總傳熱系數(shù)K，并核算：在板壁熱阻和熱損失可以忽略時，總傳熱系數(shù)為：計算表明，K大于選擇該型號換熱器的初設(shè)值K180。c)運動粘度 m2/s1106m2/s(1) 根據(jù)熱量平衡的關(guān)系，求出未知的換熱量和質(zhì)量流量，同時算出兩流體的平均溫度差；(2) 參考有關(guān)資料、數(shù)據(jù)，設(shè)定總傳熱系數(shù)K，求出換熱面積S，根據(jù)已知數(shù)據(jù)初選換熱器的型號；(3) 運用有關(guān)關(guān)聯(lián)式驗證所選換熱器是否符合設(shè)計要求；(4) 參考有關(guān)資料、數(shù)據(jù)，查出流體的污垢熱阻；(5) 根據(jù)式求得流體的總傳熱系數(shù)，該值應(yīng)不小于初設(shè)的總傳熱系數(shù)，否則改換其他型號的換熱器，由（3）開始重新計算；(6) 如果大于初設(shè)值，則再進(jìn)一步核算兩流體的壓強(qiáng)降和換熱量，是否滿足設(shè)計要求，否則改換其他型號的換熱器，由（3）開始重新計算； (7) 當(dāng)所選換熱器均滿足設(shè)計要求時，該換熱器才是合適的[12]。技術(shù)全智能數(shù)碼恒溫使用氣源液化氣/天然氣熱效率≥88％熱負(fù)荷24KW額定產(chǎn)水量12kg/min適用水壓~點火方式水動式電脈沖點火使用氣源液化氣/天然氣機(jī)體尺寸520*320*113mm（高*寬*厚）毛重/凈重表38掛壁式燃?xì)鉅t技術(shù)參數(shù)其中，經(jīng)咨詢掛壁式燃?xì)鉅t銷售廠家得知：此掛壁式燃?xì)鉅t熱水的出水溫度最高可達(dá)65℃，而實驗所需溫度定為60℃，故可以滿足試驗系統(tǒng)的要求。以上是對直流水泵的初步計算，水泵具體參數(shù)如下列圖35所示：圖35水泵尺寸圖圖36 不同系列水泵揚程表型號電壓最大負(fù)數(shù)電流最大流量最大揚程功耗VAL/HMWDC50E1250T12820DC50E1250SDC50E1250ADC50E1280S121000DC50E1280ADC50E2480T241000DC50E2480SDC50E2480ADC50E24150S241200DC50E24150A備注上述電流為水泵的開口電流，當(dāng)水泵接上系統(tǒng)之后水泵的電流會降低到最大負(fù)載電流的55％65％表37不同型號水泵參數(shù)表綜上所述，選用型號為DC50E24150S的無刷直流水泵，其水泵的揚程為15m，經(jīng)計算：，所選水泵揚程大于實驗系統(tǒng)中水泵的計算揚程，故方案可行。（2）計算直管阻力： 故mH2O（3）管件阻力損失計算： 所以＝ζ=4247。 圖32水泵布置圖1圖33 水泵布置圖2圖34 水泵布置圖3由上圖所示：本系統(tǒng)是圖32所示的系統(tǒng)，故揚程的計算公式(33)如下： (33)經(jīng)計算泵的排出幾何高度=600+350+300=1250mm，吸入幾何高度=150mm。對于100的大流量低揚程泵，流量余量取5%，對50的小流量高揚和泵，流量余量取10%，50≤≤100的泵，流量余量也取5%，對質(zhì)量低劣和運行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取10%。B．排出管及其管接頭應(yīng)考慮所能承受的最大壓力。 。m2（60℃）腐蝕性：自來水ph偏低，無毒性。PVC管（PVCU管）硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯樹脂與穩(wěn)定劑、潤滑劑等配合后用熱壓法擠壓成型，是最早得到開發(fā)應(yīng)用的塑料管材。在這里流量傳感器8是為了測量自來水的流量，電控閥9是用來調(diào)節(jié)自來水的流量，溫度傳感器5是為了測量換熱器7一端的進(jìn)口水溫度，溫度傳感器6是用來測量換熱器7的另一端出口水溫度（C1C2＞C4C3，兩者的溫度差值前者的大，溫度C4的值由自己確定，但一定要達(dá)到模擬的效果，只有這樣才能對換熱器的選型進(jìn)行初步的設(shè)計）自來水經(jīng)過換熱器7后將排到環(huán)境中去。（7）工作壓力板式換熱器的各層換熱版上面都存在一個經(jīng)彈性材料制做的密封圈，密封的周長略長，密封圈的剛度差、構(gòu)造相對特別，尤其是在導(dǎo)流區(qū)的第二道封閉處，換熱器的板片支撐強(qiáng)度弱，又遠(yuǎn)離緊固螺栓，從而板片不能得到充足的壓力。（2）占地面積小在同一工作狀況下，管殼式換熱器的占地面大約是板式換熱器的使用面積的5倍，是因為板式換熱器換熱時的總傳熱系數(shù)高，板式換熱器不需額外的檢修場地。本系統(tǒng)是為了模擬液態(tài)天然氣的受熱氣化而設(shè)計的系統(tǒng)。在這里掛壁式煤氣爐的作用是模擬雙燃料發(fā)動機(jī)，燃?xì)鉅t加熱的水即是模擬發(fā)動機(jī)的缸套水。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收裝置目的在于將船舶柴油機(jī)缸套水中的熱量進(jìn)行回收，因此，在本裝置中，需要由換熱器將船舶柴油機(jī)缸套水與冷卻液體進(jìn)行熱量的交換，這是整個裝置的核心。本章主要介紹了船舶柴油機(jī)在能源利用方面的不足，能源利用率低。到目前，二艘32萬噸VLCC已經(jīng)由該廠安裝上了余熱利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)在負(fù)荷大于55%時，可以產(chǎn)生1 100 kW電量。余熱回收技術(shù)與智能控制技術(shù)的集成化正在日益發(fā)展，也是當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點問題，因此對余熱回收技術(shù)的研究有很著重大意義。如果回收缸套水廢熱的工質(zhì)參數(shù)不隨船舶柴油機(jī)工況變化而變化，缸套水溫度就會偏離最佳工作溫度范圍，對整機(jī)性能非常不利?，F(xiàn)在船舶發(fā)展的趨勢為大型化、高速化，柴油機(jī)的額定功率最大的已超過37285 kW，柴油機(jī)缸套水的出口溫度也從20世紀(jì)60年代的60~65℃升高到現(xiàn)在的80~85℃，有些高速機(jī)更是高達(dá)90℃以上。 waste heat recovery。不斷提高能源利用率，減少排放船舶柴油機(jī)廢氣，對人類賴以生存的環(huán)境進(jìn)行保護(hù)是許多人致力研究的課題。進(jìn)度安排：1. 2016年3月19日～3月31日：閱讀相關(guān)文獻(xiàn)、準(zhǔn)備開題報告。提交開題報告、外文文獻(xiàn)翻譯。本文第一章介紹了船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收利用的現(xiàn)實意義和國內(nèi)外回收利用該部分能源的現(xiàn)狀。 Heat exchanger.目 錄第1章 緒論 1 引言 1 項目的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義 2 2 2 3 4第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 模擬余熱源系統(tǒng) 6 余熱回收系統(tǒng) 7 9 9第3章 關(guān)鍵零部件設(shè)計 10 10 實驗裝置所需管道基本要求： 10 流量的確定 12 水泵設(shè)計 13 泵的揚程計算 13： 15 17 19 19 20 20 22 23 23 24第4章 控制元件選型 25 25 25 26 27 PLC控制器 28 28 29 29第5章 三維模擬試驗平臺以及實物平臺的構(gòu)建 30 SolidWorks簡介 30 30 31 31 31 31 32 33總結(jié)與展望 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36IV第1章 緒論 引言隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，世界各國的聯(lián)系日益密切，無論是人員的流動，還是物資的運輸，都會觸及航運，而柴油機(jī)則是航運中的主要動力來源。冷卻水出口溫度的升高大大提高冷卻水熱能的品質(zhì)，也為冷卻水余熱的利用創(chuàng)造了更好的條件。因此，本項目旨在以缸套水廢熱回收裝置為研究對象，基于工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)等原理深入研究船舶柴油機(jī)工況、缸套水熱力循環(huán)和工質(zhì)熱力循環(huán)，建立起工質(zhì)參數(shù)（流量、溫度等）與缸套水參數(shù)（流量、溫度等）之間的關(guān)系；而后，基于現(xiàn)代控制技術(shù)設(shè)計一控制系統(tǒng)，使得工質(zhì)參數(shù)能自主適應(yīng)船舶主機(jī)工況的變化，在沒有影響主機(jī)性能的條件下獲得回收熱量最大。寧波大學(xué)的吳伯才通過分析船舶余熱的成分，闡述了船舶節(jié)能的重要性和經(jīng)濟(jì)價值，提出了合理利用余熱的途徑。20世紀(jì)90年代初，可以滿足辦公樓、餐廳、酒樓、超級市場等中央空調(diào)的需求的制冷機(jī)組的工程在廣東最早開展，該工程為陸用柴油機(jī)余熱發(fā)電綜合改造工程，該工程完成后，余熱發(fā)電功率約為柴油發(fā)電機(jī)組功率的4%左右，采用嗅化鏗吸收式制冷方式，可滿足實現(xiàn)了利用柴油機(jī)余熱進(jìn)行發(fā)電、供熱、制冷的三聯(lián)供[3]。在能源逐漸匱乏的今天，國內(nèi)外的目光也已經(jīng)投向了這一領(lǐng)域，表明缸套水余熱回收對提高船舶柴油機(jī)能源利用率的重要性。在設(shè)計本裝置時，我們使用掛壁式煤氣爐產(chǎn)生的熱水來模擬船舶柴油機(jī)產(chǎn)生的缸套水。我們選用林內(nèi)牌的掛壁式燃?xì)鉅t，相關(guān)參數(shù)可以通過燃?xì)鉅t的說明書獲取。在實際情況中，雙燃料發(fā)動機(jī)所使用的主要燃料是LNG，既常壓液態(tài)天然氣，其存儲溫度為162℃。（3）在板式換熱器當(dāng)中，如果放置了中間的隔板，就能夠同時完成多種換熱介質(zhì)的熱交換，管殼式換熱器是很難完成此特點的。對板式換熱器單塊板面積小，并且在單機(jī)內(nèi)裝配換熱版的數(shù)目不是很多時，就能夠升至很高的壓力，生產(chǎn)廠家將會在板式換熱器上標(biāo)出具體的許用壓力值。船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收裝置需要對再次循環(huán)進(jìn)入缸套水的溫度進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，使用的是PID模糊控制策略，在溫度傳感器采集到管道中的水的基礎(chǔ)上，通過PLC發(fā)送指令對比例調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制換熱介質(zhì)的流量大小，使循環(huán)進(jìn)入缸套中的冷卻水的溫度保持在最佳的冷卻溫度范圍。PVCU管抗腐蝕