低速机排气能量分级分流?与热经济学分析
摘要
船舶是一种高耗能的交通运输工具，船舶运行时既会产生巨额的运营成本，又会对
周边的海洋和空气环境造成严重污染。为有效降低船舶二氧化碳排放量和耗能量，国际
海事组织（IMO）指定了新的CO2排放法规并要求了新的能效设计指数（EEDI），余热
利用是降低EEDI的有效途径之一。对船舶动力系统进行能量分析、?分析和热经济学
分析可以在兼顾热力学性能和经济性两方面的同时，对船舶动力系统进行全面和深刻的
分析评价，为优化改进提供准确参考依据。
本文以340系列船用低速二冲程柴油机为研究对象，搭建低速机与排气能量分级分
流系统的仿真模型，建立?分析模型，研究分流相位对排气能量、排气?、各主要部件
?损失分布、?损率以及系统热效率和?效率的影响。100%工况下，最佳分流相位在
185°CA~190°CA之间，热效率提高0.28%，?效率提高0.27%；75%工况下，最佳分流
相位在200°CA~205°CA之间，热效率提高0.35%，?效率提高0.35%。通过?分析，对
排气能量分级分流系统的热力性能进行准确评价，在热力性能方面验证排气能量分级分
流方法的可行性，说明了排气能量分级分流方法的优越性。
根据矩阵模式热经济学分析方法，建立排气能量分级分流系统的热经济学分析模型，
划分子系统，明确各子系统燃料和产品的数学表达式，建立事件矩阵和补充方程，计算
排气能量分级分流系统内各股?流的?成本、单位?成本、热经济学成本及单位热经济
学成本。排气能量分级分流系统的排气?流及ORC净输出功率比低速机系统的排气?
流及ORC净输出功率具有更低的单位?成本、热经济学成本和单位千瓦时发电成本，
在经济性能方面验证排气能量分级分流方法的可行性，说明了排气能量分级分流方法的
优越性。
本文对大功率船用低速二冲程柴油机与排气能量分级分流系统进行能量分析、?分
析和热经济学分析，在热力学性能和经济学性能两方面验证说明了排气能量分级分流方
法的可行性与优越性，为后续对排气能量分级分流方法的深入实验研究提供了参考和依
据。
关键词：船用低速机；排气能量分级分流；余热利用；?分析；热经济学分析
低速机排气能量分级分流?与热经济学分析
Abstract
Shipisakindoftransportationtoolwithhighenergyconsumption,whichnotonly
consumesalotofenergy,butalsogenerateshugeoperatingcostsandcausesseriouspollution
tothesurroundingoceanandairenvironment.InordertoeffectivelyreducetheCO2emissions
andenergyconsumptionofships,theInternationalMaritimeOrganization(IMO)hasadopted
newCO2emissionregulationsandrequestedanewEnergyEfficiencyDesignIndex(EEDI).
WasteheatrecoveryisoneoftheeffectivewaystoreduceEEDI.Energyanalysis,exergy
analysisandthermoeconomicanalysisoftheshipspowersystemcangiveconsiderationtoboth
thermodynamicperformanceandeconomywhilecomprehensivelyandprofoundlyanalyzeand
evaluatetheshipspowersystem,whichcanalsoprovideaccuratereference