1. 研究目的与意义（文献综述）

随着燃料价格的上涨和二氧化碳排放限制的要求正在引起人们的兴趣来探寻提高船用柴油发动机热效率的方法，一个可行的来实现这样改善的热效率的手段是将发动机废热转化为更有用的能量形式，机械或电气。

柴油发动机在船舶推进设备中占据很大比例，由于其坚固的热性能，宽功率输出范围，紧凑的系统结构和高的操作可靠性。船用柴油机的主要能源消耗量随着航运产业的发展迅速增加。海洋部门有强烈的动力来提高推进系统的能源效率，主要是因为燃料价格的上升和更严格的法规[1]。国际海事组织（imo）(73/78 1997年)通过了附件六[2]；该法规于2005年5月19日生效。海洋环境保护委员会（mepc）提出了船舶的能效设计指数（eedi），这是一个更严格的污染物排放和船用发动机的高效运行的要求。在2008年10月，imo修订了附件六，53个国家实施了这个法规以解决耗尽能源供应和环境恶化的关键问题[2,3]。

在典型的船用柴油发动机中，小于45％的燃料能量被转换成有用的功率输出，而剩余的能量主要是通过废气，夹套冷却水和其他方式，如空气冷却系统和润滑系统损失[3]。很明显，从船用柴油机废热进行能量回收的可能性是可观的。船用发动机的废热回收技术出现在20世纪70年代的美国和欧洲[4,5]，是第一次油危机的结果。受商业机会推动，造船商和船舶发动机制造商率先加入这一研究领域。man集团提出了废气利用系统，包括热回收锅炉，蒸汽轮机和发电机，这可能带来10％的发动机效率的增加[2]。wauml;rtsilauml;开发了一种包含双压力锅炉和汽轮机的回收系统，并观察到发动机效率可以提高11.4％[2]。abb公司ltd.提出了两种类型的具有不同功率输出的船用柴油发动机的回收系统；这些系统可以有效地利用发动机废气的废热[2]。

2. 研究的基本内容与方案

本文将研究hudong heavy machinery co.，ltd.生产的船用柴油机的余热回收。orc技术用于利用夹套冷却水和发动机排气的废热。两个分离的orc系统被设计为传统的回收系统，附带最大净功率输出用作评估标准以选择合适的工作流体并定义最佳系统参数。为了简化废热回收，提出了使用夹套冷却水作为预热介质和用于蒸发的发动机废气的优化orc系统。预热温度对系统性能的影响用作评估以定义最佳操作条件。进行了优化系统的经济和非设计分析。仿真结果表明该优化系统在技术上是可行的并且具有经济吸引力。

首先，需要进行系统参数的描述。通过列举所选柴油机的一系列参数，来分析两个废热源的总热负荷容量，这能进一步证实废热的有效回收显著提高了发动机效率和减少了排放。接着，进一步分析orc系统，利用热力学三大定律等热力学公式，通过计算来分析orc系统。然后还需确定工质流体选择的原则，建立有机朗肯循环的热力学模型，用simulink进行仿真。

其次，进行两个分离的orc的设计和分析，两个分离的orc系统，像传统系统一样，被设计用于回收来自夹套冷却水和发动机排气的废热，进行余热利用的仿真计算，并用simulink进行仿真。紧接着，进行系统的进一步优化和从经济因素和非设计条件的角度进行进一步分析，总结所有的分析，得出结论。

3. 研究计划与安排

1、英文翻译，完成开题报告和文献综述。（第1-3周）

2、有机朗肯循环系统热力学模型的建立。（第4周-第5周）

3、simulink仿真程序的建立。（第6周-第8周）

4. 参考文献（12篇以上）

1）. 聂晓松. 大型船舶主机废热回收系统的研究及优化. 硕士学位论文, 武汉理工大学, 2012.

2）. 杨东. 万箱集装箱船余热回收系统设计与性能分析. 硕士学位论文, 江苏科技大学, 2013.