船舶柴油机缸套水余热回收装置设计与实现.doc

船舶柴油机缸套水余热回收装置设计与实现.doc

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***大学

本科毕业设计（论文）

学院机械工程学院

专业机械设计制造及其自动化

学生姓名*

班级学号*28

指导教师*

二零*年六月

*学本科毕业论文

船舶柴油机缸套水余热回收装置设计与实现

DesignandRealizationofMarineDieselEngineCylinderLinerWaterWasteHeatRecoveryDevice

**技大学

毕业设计（论文）任务书

学院名称：

机械工程学院专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

*学号：

1*

指导教师：

*职称：

*

毕业设计（论文）题目：

船舶柴油机缸套水余热回收装置设计与实现

一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）

1.提供条件：

船舶柴油机缸套水余热回收装置的设计要求。

2.主要内容与要求:

（1）查阅国内外相关文献，了解船舶柴油机的构造、缸套水的循环路径、板式换热器的选型设计流程、水泵的选型设计流程以及各种传感器的相关用途等参考资料，撰写文献综述，撰写船舶柴油机缸套水余热回收的研究现状以及研究意义；

（2）根据给定的实际参数，设计回收装置的总体结构；并分别对装置中的关键零部件（包括板式换热器、管道、阀门、传感器、水泵等相关部件）技术与设计；

（3）采用三维CAD构建模拟试验系统平台，并完成相关工程图；

（4）搭建余热回收模拟实验装置平台；

（5）撰写毕业论文，详细阐述实验平台选型搭建过程，并进行毕业设计答辩。

二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）

1.毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；

2.外文译文一篇（不少于5000英文单词）；

3.余热回收模拟装置部件选型计算说明书一份；

4.余热回收模拟装置三维装配图；

5.余热回收模拟装置实验平台搭建成品。

三、完成日期及进度

2*3月19日至2016年6月1日。

进度安排：

1.2016年3月19日～3月31日：

阅读相关文献、准备开题报告。

提交

开题报告、外文文献翻译。

2.4月1日～4月10日：

综合分析余热回收模拟装置所需部件，确定实

验平台搭建过程中的总体方案。

3.4月11日～4月20日：

计算并选型模拟回收实验装置的所需部件，

绘制各部件的三围示意图，并利用三维软件绘制模拟试验装置的虚拟装配图。

4.4月21日～5月10日：

采购余热回收模拟实验装置零部件，搭建模

拟试验装置，并能保证与控制系统并行运行。

5.5月11日～5月25日：

总结前期研究工作，撰写毕业设计论文，提

交指导老师审阅，并准备答辩材料。

6.5月26日～6月1日：

论文修改与毕业设计答辩。

四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:

1.刘飞.船用低速柴油机缸套水冷却及处理[J].广船科技,2005,4:

42-45.

2.AlbertoBoretti.ImprovingtheEfficiencyofLPGCompressionIgnitionEnginesforPassengerCarsthrough Waste Heat Recovery[J].SELInternational,2011,4

（2）

3.梅磊.船舶柴油机新型余热回收利用系统研究[D].武汉：

武汉理工大学,2011.

4.姚金源,潘永亮.发动机余热利用技术[J].成都科技大学报,1987,3:

95-98.

5.支浩,汤慧萍,朱纪磊.换热器的研究发展现状[J].2009，28：

338-342.

6.杨立平,宋恩哲,石兴超等.一种基于排气能量回收的船用气体/双燃料发动机LNG气化系统及其控制方法[P].中国专利：

103899440A,2014-07-02.

7.王立席.货船空调利用柴油机缸套水余热研究[D].大连：

大连海事大学,2008

8.袁春元,王琪.LNG船用二冲程低俗双燃料发动机实验装置[R].中国南京：

江苏省汽车工程学会,2010.

*

*

*学本科毕业设计（论文）

摘要

船舶柴油机的能源利用率问题一直是各国研究的热点，因为柴油机的能源利用率不高，导致很多能源的浪费，能源问题已然成为经济发展中一个非常重要的问题。

不断提高能源利用率，减少排放船舶柴油机废气，对人类赖以生存的环境进行保护是许多人致力研究的课题。

本文第一章介绍了船舶柴油机缸套水余热回收利用的现实意义和国内外回收利用该部分能源的现状。

第二章对船舶柴油机余热回收系统的总体方案进行了设计，包括三个子系统，模拟余热源系统，余热回收系统和控制系统。

第三章对船舶柴油机缸套水余热回收系统的关键部件进行了设计，其中包括对冷热管管道的计算和设计、水泵设计、燃气炉的选型和换热器的设计，第四章对控制元件进行了选型，主要包括对温度传感器、流量传感器、液体比例调节阀、采集卡、PLC控制器等进行了选型。

第五章对该实验平台进行三维模型的构建和实物平台的搭建。

本文提出了一套新的运用于船舶柴油机缸套水余热回收的系统设计方案，并在此方案的基础上，着重对管道、水泵、燃气炉、换热器、温度传感器、流量传感器、液体比例调节阀、采集卡和PLC控制器等进行设计计算与选型，并完成实物平台的搭建。

关键字：

船舶柴油机；余热回收；换热器。

Abstract

Marinedieselengineenergyutilizationratehasbeenhotspotoftheworld,becausedieselengineenergyutilizationratecanbebetter,resultinginalotofenergywaste,energyproblemhasalreadybecomeaveryimportantissueintheprocessofeconomicdevelopment.Continuouslyimproveenergyefficiency,reduceemissionsofmarinedieselengineexhaust,thesurvivalofthehumanenvironmentistoprotecttheenvironmentformanypeopletostudythesubject.

Inthispaper,thefirstchapterintroducesthepracticalsignificanceofthewasteheatrecoveryofmarinedieselenginecylinderlinerwaterandthecurrentsituationofdomesticandforeignrecoveryandutilizationofthispartofenergy.Inthesecondchapter,theoverallschemeofthemarinedieselenginewasteheatrecoverysystemisdesigned.Thesystemmainlyincludesthreesubsystems,whicharesimulationandheatsourcesystem,wasteheatrecoverysystemandcontrolsystem.Thethirdchapterofmarinedieselenginejacketwaterheatrecoverysystemofkeypartsofthedesign,includingtocoldandhotpipedesignandcalculationofthepipelineandpumpdesign,selectionofgasfurnaceandheatexchangerdesign.Thefourthchapteronthecontrolcomponentsweredesigned,includingontemperaturesensor,flowsensor,aliquidproportionalregulatingvalve,dataacquisitioncard,PLCcontrollerfortheselectionofdesign.Inthefifthchapter,thethree-dimensionalmodeloftheexperimentalplatformisbuiltandthephysicalplatformisbuilt.Thispaperpresentsanewapplicationinmarinedieselenginejacketwaterheatrecoverysystemdesignprogram,onthebasisofthisscheme,focusingonthepipeline,awaterpump,agasstove,changeheatexchanger,temperaturesensor,flowsensor,theproportionofliquidcontrolvalve,dataacquisitioncardandPLCcontrolsystemforthecalculationandselectionofandcompletephysicalplatformisbuilt.

Keywords:

marinedieselengine;wasteheatrecovery;Heatexchanger.

目录

第1章绪论 1

1.1引言 1

1.2项目的应用价值和现实意义 2

1.3国内外船舶缸套水余热回收研究现状 2

1.3.1国内研究现状 2

1.3.2国外研究现状 3

1.4本章小结 4

第2章系统总体方案设计 5

2.1系统结构设计 5

2.1.1模拟余热源系统 6

2.1.2余热回收系统 7

2.1.3控制系统 9

2.2本章小结 9

第3章关键零部件设计 10

3.1冷热管管道计算与设计 10

3.1.1实验装置所需管道基本要求：

10

3.1.2流量的确定 12

3.2水泵设计 13

3.2.1泵的扬程计算 13

3.2.2局部阻力计算：

15

3.