1、毕业论文开题报告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、选题的背景与意义船舶运输是能源消耗的大户，航行中的船舶每时每刻都在消耗着大量的燃料，同时又排放出大量带着余热的废气。为了节约能源，采用先进的技术研制高效的废热回收装置来回收船舶的废气余热是当务之急。众所周知柴油机的热效率只有3040，其中有30燃料放出的热量是从烟气中排放掉了。为了回收这部分热量，大部分船舶都安装了烟管式废气锅炉,这类锅炉结构简单,管理方便但传热效率很低,重量重、体积大,升汽很慢,同时由于烟管在汽水分界面上极易腐蚀,因此烟管废气锅炉寿命短,已不能适应节能工作的需要。船舶柴油机在驱动船舶航行的同时，还从熘道排出大
2、量的热能。目前，大型船舶为节约能源都装有废气锅炉，从而使烟气通过盘旋在烟道的水管路使其产生蒸汽供燃油加温或采暖使用。但是由于传热效率较低、体积又不能增加太大，所以在30O0KW以下的船舶，采用上述方法，就只能提供燃油加温，不能满足船员采暖的需要特别是在L500KW以下的船舶几乎都不安装废气锅炉，大量的余热无法得到利用。船用热管余热锅炉就是近年来应用先进的热管技术研制的高效废热回收装置中的一种。热管是一种新型的传热元件采用了相变换热机理在加热端管外又加上翘片与烟气的流向垂直形成横向冲刷的对流换热方式，大大地强化传热因此把热管应用到船用废气锅炉上以后取得十分良好的效果，不仅提高了船舶运行的经济性，
3、而且在环保方面也有一定的作用。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容1、热管的基本工作原理及发展现状11典型的热管由管壳、管芯吸液芯、适量的工作介质组成。将管内抽成01313103PA的负压，管壳一般为金属管，管芯为一定厚度的多孔网状结构，如粉末冶金层、纤维丝网等，紧贴在管内壁或在管壳内表面加工成沟槽，管壳中心空而畅通，供工作介质蒸汽流动。工作介质种类由热管工作温度范围而决定。管的一端为蒸发段加热段，另一端为冷凝段冷却段。根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当蒸发段受热时，管芯中的工作介质液体蒸发汽化，蒸发段蒸汽压力为P1，冷凝段蒸汽压力为P2，在压差PV的作用下蒸发段流到冷凝段，并在那
4、里凝结下来，放出汽化潜热，通过管壁传出热量。冷凝液体再沿管芯多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量从热管的一端传至另一端。12热管是20世纪60年代发展起来的具有特别高的导热性能的传热元件。我国热管研究开始于1970年左右,1972年第一根钠热管运行成功,以后相继研制成功氨、水、钠、汞、连苯等各种介质的热管,并在应用上取得了一定的进展。1980年国内第一台实验性热管换热器运转成功,各地相继出现各种不同类型的、不同温度范围的气气热管换热器及气液换热器,在工业余热回收方面发挥了良好的作用,并积累了一定的使用经验。尽管如此,同国外热管的发展水平相比,我国热管研究还存在一些迫切需要解决的
5、问题1价格偏高。2工业使用的时间还不够长,应用面也不够广。尽管热管换热器在国内使用的最长时间已超过7年,但为数不多,一些问题还未充分暴露。已经发现了灰堵、露点腐蚀等问题,还需进一步寻求有效的解决办法。3实际应用的热管技术含量低,真正在实验室研究的成果到实际应用需要很长一段时间。4对中温热管研究比较多,对高温和低温热管的研究相对较少。5在基础领域的研究工作开展较少,这在很大程度上制约了我国热管水平的飞速发展2、热管余热锅炉的特点及性能热管余热锅炉在设计原理上结合水管锅炉的烟气流经管外,通过外翅片强化传热的长处和火管锅炉水在汽包中稳定沸腾的优点，因此结构紧凑,经济性好,从成本一效率角度来看,比其他
6、型式的热回收装置更为合理。由于烟气侧的热管一端装有翅片,强化了传热,加之热管极其有效的传热特性,使热管余热锅炉比普通余热锅炉效率高,而压降却小。在同等性能基础上相比,前者的重量和占地空间均为后者的一半。在结构设计上,每个热管是独立安装的,互不相连,这样不仅使装拆和更换方便,而且个别管子损坏,亦不必停车,因为工艺气流与蒸汽产生区是完全隔离的。并且,热管余热锅炉由于本身所具有的传热效率高,结构紧凑,尺寸小、重量轻,蒸汽与热源之间有双重隔离,热应力显著减小,阻力小、压降低,维修方便,安全可靠等特点,可以将管壁温度控制在硫化物露点之上,所以低温回收成为可能。主要问题1、热管的实现过程2、热管在船舶余热
7、锅炉应用中的实现及存在的问题三、研究的方法与技术路线主要通过研究国内外的热管研究发展在余热回收中的应用，根据相关的文献资料的阅读和借鉴，对热管余热锅炉进行相关考究，使热管技术能够合理的应用在船舶热管余热锅炉中，在涉及的过程中分别对热管的各个问题予以研究，使热管余热锅炉更加完善。四、研究的总体安排与进度2011120下达毕业论文任务书，开始撰写文献综述，开题报告；2011221上交开题报告，文献综述；2011222开始撰写论文；201131201141开始撰写论文；201154上交毕业论文，完成毕业论文答辩；四、主要参考文献1张方炜，锅炉烟气余热利用研究，电力勘测设计，2010年8月第4期2王冲
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