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排气, 30%
冷却水, 15% 其它, 5%
船用柴油机废气余热百分比
2.3 船舶余热吸附式制冷空调
2.3.2船舶余热吸附式制冷空调
6a
2a
3a
1
4a 海水 5a
7
9 10
3b
4b
5b
8
2b
6b
1柴油机;2吸附床;3一电磁阀;4一电磁阀;5-单向阀;6-真空电磁阀;7冷凝器；8节流阀;9-蒸发器； 10-空调器
2.4 可行性分析
以某一船舶主机运行参数进行计算。主机运行参数记 录，此工况下主机负荷80.95%，主机功率Pe=26 809 ps, 航速21.30kn,主机转速93.44mm,主机燃油消耗91.24t/d, 扫气总管温度51℃,机舱温度36℃,海水温度28℃,汽缸 冷却水进机温度64 ℃,汽缸冷却水出机温度85 ℃,主机 滑油进机温度40℃,滑油出机平均温度44℃,燃油进机温 度136℃,增压空气温度170℃,增压器废气进气平均温度 484℃,增压器废气排气平均温度347℃。
Q / Q 41.7% ，可知排气带走的热量约占到42%。
ex
f
2.4 可行性分析
该远洋船舶的排气余热利用是:缸内的高温排气先经过 废气涡轮增压器，然后通过废气锅炉再从烟囱排出。
排气热量的平衡：Q Q Q Q
ex
ex1
ex2
ex3
Qex1 -增压器利用的能量 Qex2 -废气锅炉利用的能量
船舶余热吸附式制 冷空调分析
导 师:边克勤 答辩人:刘国秀 专 业:轮机管理
论文框架
1 研究的目的和意义 2 论文要点 33 结论与展望
4
1 研究的目的和意义
随着不可再生性能源的短缺和环境污染的日趋严重，人 们对环境保护和能源有效利用的认识有了进一步的提高， 各国对可持续性发展的既节能又利于环保的各种技术日 益关注。而在制冷技术方面，氟利昂等有害制冷剂必须 被摒弃。人们着重开发新型制冷剂，通过不断研究发现， 吸收式、吸附式等绿色制冷技术。
本文根据船舶主机的运行参数计算出该船尾气中可利用 的余热，而这些余热不能全被吸附式制冷系统利用。因 此，计算吸附式制冷空调可行性时，根据该船夏季的总 热负荷计算出吸附式制冷系统应从尾气余热中吸收的能 量，然后与尾气余热未被利用的能量对比，由此得出吸 附式制冷空调应用可行。
2 论文要点
2.1吸附式制冷 2.2吸附式制冷应用现状举例 2.3船舶余热吸附式制冷空调 2.4可行性分析 2.5改进
1 研究的目的和意义
大型船舶主机及发电柴油机的排烟温度根据机型的不同， 在经过涡轮透平增压器及废气锅炉后仍然高达 150~200℃;其中蕴含着大量废热，约含燃油发热量的 10%~20%。固体吸附式制冷在船上应用有着其他制冷 空调方式所不能比拟的。吸附式制冷技术无压缩机、无 耗电、无氟利昂，以热源为驱动力，结构简单，成本低， 是制冷方面的新的实用技术。
2.2 吸附式制冷应用现状举例
2.2.1引言
目前，吸附式制冷技术在低品位热源利用中的研究大 多在发动机余热和太阳能等方面。用未能完全使用废热 制冷，应用吸附制冷技术实现了“太阳能冷库”、“非 电冷库（工业余热冷库）”、“轮船尾气制冷”、“汽 车尾气冷藏车”、“尾气空调”等产品，并已实际应用。
2.2.2太阳能吸附式制冷
我国可再生能源丰富，尤其是太阳能，在2/3的地表 上年辐射量都超过0.6MJ/，每年地表吸收的太阳能大约 相当于1.7万亿吨标准煤的能量。利用太阳能吸附式制 冷系统可节约能源，减少环境污染，降低运营成本。
2.2 吸附式制冷应用现状举例
经过几十年的研究探索，太阳能吸附式制冷已开始 从实验室迈向工业化生产。如图是德国Freiburg 示范 应用的太阳能吸附空调。
Qex3-排气未被利用的能量
2.1 吸附式制冷
2.1.1吸附式制冷原理
加热
吸附床
冷却 吸附床
冷凝器 蒸发器
冷凝器 蒸发器
2.1吸附式制冷
2.1.2连续吸附式制冷
制热
冷凝器
蒸发器
制冷
吸附床1
加热
吸附床2
冷却
2.1 吸附式制冷
2.1.3吸附式制冷特点
吸附式制冷系统无任何运动部件，系统简单不需维修， 没有噪声、无污染、安全可靠、寿命长，而且对环境要 求不高，可以在-20℃左右工作。可以利用废热、废气、 废水和太阳能等低品位热能，从而节省初级能源的消耗。 与传统压缩式制冷相比，吸附式制冷系统更节能，节约 大量用电；结构简单，运动部件少，安全可靠运行时没 有震动和噪声，安装时无特殊要求，维护管理方便；吸 附式制冷系统对环境和大气臭氧层无害；在相同制冷量 下，吸附式制冷中冷凝器的热负荷低于压缩式，COP低 于压缩式制冷循环，制冷剂流量也较低。
2.2 吸附式制冷应用现状举例
2.2.3渔船尾气吸附式制冰
渔船上柴油发动机工作过程中只有三分之一左右 的功率在做有用功，而有约三分之一的功率以温度达 350～500℃的尾气形式排放到大气中。下图为渔船尾气 吸附式制冰机原理图。
尾气 发生器
冷凝器
储 液 Βιβλιοθήκη Baidu 制冰机
2.3 船舶余热吸附式制冷空调
2.3.1引言
柴油机的热平衡方程可表示为:
Q Q Q Q Q Q
f
e
ex
CW
co
r
Qf -燃烧总热量 Qe -转化有效功的热量
Qex -排气带走的热量 Qcw-冷却水带走的热量
QCO -润滑油带走的热量 Qr -其它热量损失
通过计算得出 Q 64.58106 (KJ / h) ，Q / Q 46.4%
ex
e
f
1987年9月，24个工业国签署了《蒙特利尔议定书》， 决定限制使用对臭氧层有破坏作用的物质。如今船舶空 调系统大多数应用蒸汽压缩式制冷系统，不仅消耗燃油 而且采用氟利昂类化合物作为制冷剂。然而，氯氟烃对 臭氧层有着破坏的影响，虽然对臭氧层破坏性较小的 R22、R134等物质逐步替代R12被采用，但是R22、R134 是温室气体，不能长久使用以避免造成破坏。
目前，船舶柴油机的热效率一般只有30%~40%。 下图给出了废气余热组成。由此可见，船上有着大量的 余热能量，如果充分利用这些余热能量将达到一个可观 的经济性。利用这些余热能量驱动吸附式制冷设备安装 在船舶上，将进一步利用余热减少营运成本。虽然，余 热吸附式技术不成熟，但其有着巨大的潜在价值。
增压空气, 10% 输出功率, 40%