1.1目的及意义：

作为人类社会重要的物质基础，能源的开发利用是推动社会发展的根本动力。 随着全球经济的增长，各国对能源的需求也越来越大。近些年，能源危机和环境 问题的日趋凸显，各国对节约能源更为重视。统计数据表明，2014年的世界经济 增长与2013年相当，其中一次能源消费增长0.9%，明显低于过去10年的平均水 平2.1%，创上世纪90年代末以来历史新低内燃机作为一种主要的动力装置，由于其热效率高，适应性好，功率范围广，己广泛应用于农业、工业、交通运输和国防建设等各个领域，对国民经济的发展起着重要的推动作用。船舶作为运输业重要的组成部分，能源消耗大，较高的能耗问题使运行成本增加，同时排放问题也产生了很大环境问题。

为了满足各行各业对内燃机性能的不断提高,产品更新的周期不断缩短,采用常规热力计算进行经验设计 ,已经远远满足不了现代高性能内燃机研究工作的需要，计算机的模拟仿真技术为内燃机的设计提供了一种高效有用的手段。采用先进的计算机仿真技术来提高生产效率, 降低生产成本 ,提高产品质量等已经成为诸柴油机生产厂商和柴油机工作者所认同的科学途径.而柴油机由于其热效率高 ,在热能动力机械中油耗最低, 功率范围最广, 适应各种转速 ,启动迅速,运行安全,维修方便, 使用寿命较长等特点而被广泛应用. 面对国内外激烈的市场竞争 ,如何提高现代柴油机的性能 ,开发出轻巧化 、高性能(高功率、低油耗 、低排放 、低噪声、低振动 、易启动 ) 、高寿命 、低成本的新型柴油机,以满足用户对工作可靠、耐久、节能 、舒适和环保等要求, 已成为我国柴油机生产商的共同愿望。

1.2国内外船舶柴油机余热利用的发展现状和发展趋势：

各国政府高度重视以降低石油资源的消耗、提高内燃机的热效率为目的的内 燃机排气旁路的研究，在政策引导，资金支持方面给予了大力支持。美国能源部对 内燃机节能技术进行分析研究，目标是通过应用余热利用技术，使柴油机的热效 率提升至60%。2010年初，美国能源部启动提高重型卡车和乘用车效率的研究 计划，其中发动机余热能回收利用是该项目支持的主要关键技术。2014年8月 美国启动提升道路车辆燃油经济性的关键技术研究计划，其中包括发动机余热回 收技术。在欧洲，积极开展欧盟第七框架行动计划：继2009年启动为其两年的 “HeatReCar”汽车发动机余热利用计划，在2011年又启动了 “NOWASTE”车 用发动机余热回收再利用计划。英国帝国理工将内燃机余热回收作为到2050年 的关键技术挑战。2010年我国科技部批准了国家“973”项目“高效、节能、低碳 内燃机余热能梯级利用基础研究”，科技部组织5所大学及1个研究所开展相关 研究。

对发动机的尾气能源的利用主要包括发动机余热能量的回收和尾气余压能 量的回收；实现能量回收的主要技术手段有：废气涡轮增压、废气涡轮发电、温 差发电、余热制冷空调系统、斯特林循环，朗肯循环等技术。目前来看，以上技 术中废气涡轮增压技术己经被大量应用，实现了产业化；其它技术还处于研究阶 段 。

目前，最先进的船用二冲程柴油机的最高效率已经接近50％，为所有热机中最高，但仍有将近一半的能量随冷却水和废气排入环境，既造成污染又浪费能源，充分地回收船舶主机废气和缸套冷却水的余热成为了提高船舶能效的重要手段．国内外大量的学者和企业都对船舶主机的余热利用技术展开了研究，吴安民等基于6S50ME—C8型船舶主机，对余热利用技术系统的性能进行了理论分析计算；宋健等“基于有机朗肯循环对某型船用柴油机余热回收系统进行了研究；Wartsila公司基于Sulzerl2RT—flex96C型柴油机，研究了余热利用系统在提高船舶主机经济性和排放性上的特点．由于国内满足现行船舶能效标准的大型船用柴油机余热利用系统试验平台的空白，因此，到目前为止，国内绝大多数对大型船舶柴油机余热利用系统的研究，只是停留在实现方式的探讨和装置的选型上，少数结合试验的理论计算主要是针对船舶主机的某一特定工况，对余热利用系统的整体或部分性能指标进行研究，但船舶主机余热利用系统是一个统一的整体，且船舶在实际运行时，由于运行航线和海况的不同，主机难以在某一特定负荷和环境温度下运行，因此这样的研究方式存在一定的局限性．为此，本文结合主机试验数据及后续的理论计算，对一台MAN公司生产的6S50ME—C8．2型柴油机及自主设计的余热利用回收装置进行了不同主机负荷、环境温度下的研究，探索主机负荷、环境温度对余热利用系统发电总功率、余热利用效率、工质状态等参数的影响规律，为今后更好地掌握新型、高效的船舶柴油机动力系统装置余热利用技术和设计方法提供参考。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：