热管技术在船舶柴油机余热回收中的

毕业论文文献综述

轮机工程

热管技术在船舶柴油机余热回收中的应用研究

一、研究的目的及意义

当即世界，能源问题举世瞩目，热和开发新能源，合理利用现有能源，是科学界的一大难题，因此，最好节能及余热回收工作意义重大。而热管是最有效的传热元件之一，可将大量的热量通过很小的截面积远距离传输而无需外加动力。当前，热管技术已经广泛应用于节能及余热回收领域并发挥了重大作用。船舶设备尤其是主推进装置和发电机系统均能产大量的余热，而目前的船舶设计方案并不能保证余热的充分回收。

当前，虽然船舶换热器的技术已经十分成熟，但其传热效率并不能完全满足节能的需要，而与传统的传热起比较，由于热管换热器具有传热效率高、体积小及工作可靠性高等无法比你的优势；并且船舶换热器的工作温度相对稳定，如柴油机换气温度一般在500度一下，可用造价相对较低的碳钢水热管，从而克服了热管对其质量要求高这一局限性，自此可见，热管换热器（尤其是热管余热锅炉）将会在船舶柴油机余热回收中存在广阔的应用前景，从而为提高船舶柴油机的经济发挥重大作用。

仅仅就锅炉来说，其是暖通空调和许多工业生产的重要设备。通过大量锅炉运行测试和分析资料表明,虽然许多锅炉安装了省煤器和空气预热器来回收锅炉烟气余热,但是锅炉的排烟温度仍然较高,多数为180度左右,少数甚至可高达300度以上;排烟损失约占燃料热的30%。如胜利油田现有燃油锅炉1 400多台,年烧油近70万t，其中近20万t油耗无效热损失,且造成大气热污染。如何对锅炉排烟余热进行合理回收，对于提高锅炉运行的经济性和环保性具有重大意义。

二、目前国内外研究现状

本世纪40年代初，美国人高格勒(Gaugley)提出了热管的概念。当时只是由于条件的限制，未能得到应用。60年代后，随着工业技术的发展，热管技术的

研究也得到了发展。以玻璃、钢、镍、不锈钢、钼等材料为壳体，水、铯、钠、镪、铋等为工质的多种热管相继饼成。其应用领域涉及原子能反应堆、人造卫星、太阳能利用、空调、电子器材制冷和电机冷却等各个方而。60年代后期，热管摹本方程和数学模型的研究建立，为70年代热管技术的大量应用奠定了理论基础。

国内现状：1981年江苏圣诺热管集团公司研制出了我国第一台热管余热锅炉。随后，我国热管科技人员针对工业领域余热利用具体案例研制出了不少的热管余热锅炉，并对热管余热锅炉的传热、构造等共性问题开展了一系列的探索研究，取得了不少研发成果，我国的冶金、化工、建材、机械等工业领域均有了成功的热管余热锅炉应用案例。首钢一烧4号机上的热管余热锅炉，回收约200度低温烧结烟气余热产025MPa、200度的过热蒸汽,于1998年5月31日建成投产至今运转正常。山东济宁颜料化工厂焙烧炉上的高温热管余热锅炉，热管工质按工作温区分别为钠/钾、萘和水，回收温度高达1000度的焙烧炉烟气余热产13M Pa饱和蒸汽，于1995年投产至今，运行安全可靠。水泥回转窑上的热管余热锅炉，回收320度烟气余热产0 5MPa饱和蒸汽，于1993年5月投产后运转正常。

国外现状：日本率先利用热管来回收工业排气中的热能，美国则将热管按术应用到阿拉斯加的输油管道工程中，用来构成地面永冻层，作为管线的支撑。80年代以来，热管按术在节能和新能源开发方面发展很快，美国和日本先后制成气液换热的热管废气锅炉和给水预热器。热管的型式也有较大发展：回转式、分离式开启式等热管相继问世。使用方式灵活，不仅适用于中、低温的余热回收，亦开始应用于蓄能技术。70年代末，美国Q DOT公司开始研制热管余热锅炉，世界上第一台热管余热锅炉用于甲苯的蒸发加热。美国1976年建成一套450 kW的利用硫酸余热的发电装置，日本于1979年建成一座利用转炉排气冷却水的2 200 kW余热回收发电装置。热管技术在航空系统、空调系统、增压柴油机、个人电脑、铁路、工业锅炉、内燃机尾气余热回收以及化工等9个领域的应用非常广泛。

三、热管技术的发展趋势

由于热管的独有特性所以近年来利用热管传输地热加热地面以防止结冰在冻土地区用热管把地面热量传输到空气中，以保持地基的稳定已取得了良好效果。

热管应用的新领域是在能源工程中，用于余热回收和空调热管换热器以成为商品化，在全球性能源日益短缺的条件下，热管在余热回收、地热能和太阳能利用方面具有广阔的发展前景,而且随着材料、工质、制造等方面深人研究和改进，热管的成本将会大幅度降低，与传统的传热手段相比，其优越性就会显得更加突出，实用性更广。

在己有的热动机中，柴油机的效率是最高的，即使如此，柴油机也仅能将40％左右的热能转化成有用功，其余将近60％左右的热量棱毫无利用地排放掉了。在柴油机的包括捧烟、冷却嗽热辐射等散热方式中，排烟损朱约占热量的25～40％，因此，要提高柴油机动力装置的热效率，充分利用排气余热是十分重要的途径。鉴于热管换热器的优点，船用废气锅炉将由传统的烟、水管废气锅力炉逐步转换为热管废气锅炉。

回收的蒸汽除了船舶生活使用之外，还可用作货油、燃油加热系统和吸收式溴化锂雠冷机的热源，或用于喷射式制冷装置。国际“蒙特利尔公约”明确规定到2000年后禁止使用氟利昂制冷机器。这种无氟的溴化锂制冷机器是“国际蒙特刊尔公约”生效后的主要制冷机械。热管废气锅炉利用废热制冷，不仅节省了能源，同时也保护了环境。在内河客轮和海运货轮上将得到大量的使用。

除此之外，在船舶中其还可以作为空预嚣利用余热加熟空气，热空气用于舱室冬季取暖，渔船上渔品烘干．油轮或化学品船的液货保温，热空气返回辅锅炉助燃，提高炉膛温度。以及用于淡水制造装置等。

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