1.1 研究课题的目的及意义

在目前激烈的市场竞争下，成本支出与盈利的多少是每个企业关注的焦点，而现今的每个企业生存的环境是一个时刻充满着竞争的市场环境，而且随着时间的推移这种竞争会越来越激烈。石油不仅是一种非常重要的能源，而且是一种不可再生资源，在未来相当长的时间内仍然难以找到其他能源进行替代的一种宝贵资源，同时它在国民经济中有着相当重要的地位。

目前，我国对石油产品的消费仅次于美国位居第二，对外依赖度也已经达到了40%，在石油进口中位居世界第二。从上面的数据可以看出我们对石油的需求量很大，同时石油作为一种战略性物资的储备，它的稳定供应不仅对我们的日常生活，而且对我国的政治、经济有着重要的意义。石油的运输方式主要有输油管道与油轮运输两种运输方式。对于输油管道运输方式来说，受到距离、地理环境的限制，这种运输方式的局限性较大；而对于另一种运输方式油轮运输来说它的灵活性较强，不容易受到距离影响，油轮是石油远距离运输的主要方式。目前，已有的石油管道仅为中哈石油管道、安纳支线管道，但是在短期内没有其他的方案。仅从上述一个侧面即可看出，通过油轮运输石油对于全球经济的发展起着决定性的作用。

燃料油货油作为船舶锅炉燃料外，还广泛的应用在发电厂、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料等领域。燃料油的成分主要是由石油渣油和直馏渣油裂解组成的，质地较为粗糙杂质较多。燃料油的特点是粘度大、含非烃化合物、胶质和沥青质多。因此，对于交通运输、为其他船舶供应燃油作为燃料的油轮，提高运输的经济性、安全性和防止空气污染是研究的重点，尤其对于经济型而言油品的加温和保温问题已经引起各大油品公司的高度重视。。对于燃料油本身而言，各种船舶除小型船舶特种船舶外，均使用燃料油作为船舶的动力能源。在航运市场中，各种类型的船舶总数相当可观，而每艘船舶的航行离不开动力更离不开对燃料油的需求，燃料油在航运市场中起着举足轻重的作用，这对于为各类船舶供应燃料的加油船来说油品供应的及时性与油品的温度至关重要。航期是每个船舶的经济命脉，加之海上的气象、海况变化莫测，供油船为船舶供应燃料必须要及时，同时由于燃料油具有粘度大的特点，作业前需要对它进行充分的加温；如果对油品过早加温，不仅会消耗大量的燃料，加温形成的蒸汽还会对大气造成污染；如果对油品过晚加温，卸货时油品会较快的凝固，这就大大影响了卸货速度。所以，对油品加温、保温时间的控制对于船舶的经济性起着决定性地作用。本文结合实际，针对49000吨油轮货油供热系统较为落后的现状设计了较为先进的货油供热系统，以提高船舶的经济性。

1.2 国内外的研究现状分析

1.2.1国外研究现状

国外学者对油船货油供热进行了大量的研究。在国外，日本的加藤，广治等人研究了油轮货舱传热系数，他们使用1：50的油轮模型为研究对象，通过多次的实验，与实际进行并结合经验公式，得出滚动效应可以使油轮货舱舱壁传热系数提高的结论，而且将得出的结论在实际中进行应用并得到验证。Chen，BillC.M.(GulfInterstate Engineering Co)对300万DWT容量的FSO储油罐内的高粘度原油存储方式和装卸方式进行了研究，通过对油品的保温、加热及卸油过程中热量损失的计算，对经过加热的油品和没有经过加热的油品对管道运输的影响进行了讨论。AKAGLS计算了船用蒸汽锅炉系统加温的传热量，得出了船舶油舱舱壁和加温盘管的热损失与热效率。AKAGLS和加藤，广治等人通过仿真模型，模拟油轮油舱内剧烈晃动的高速流体，结合数学分析对油轮油舱内混合传热的情况进行了研究。挪威的NorControl公司通过多名技术人员多年的实验设计不仅完成了对油轮的液货流场模拟，还得出了残渣在油舱内的分布情况。Suhara，Jiro以载重吨为3300吨的油轮为研究对象，对油品在加温环节中的热损失进行了计算，并在该油轮其中一个货油舱侧壁分别布置了70个测温点和11个热流量测量点，通过得到的测量结果与计算所的的理论值综合分析，取得了较好的成效。目前，国外大型油轮的货油泵和压载泵大多采用的是蒸汽驱动透平式离心泵，使用时需要使用蒸汽来进行驱动，故其对货油加温系统也大多采用的是蒸汽加温系统；其机舱的自动化程度较高，可以在计算机前完成对整个加温系统的实时监控，可以控制每个货油舱的加温温度。

1.2.2国内研究现状

在国内，上世纪90年代初比利时考贝尔福雷特公司委托大连造船厂建造两艘6500吨级滚装船。该厂在原生产的7000吨级滚装船基础上进行了改进建造出了这两艘当时技术水平较为先进的船舶，与原7000吨级滚装船相比该船的设计技术和水平有了较大的改进。改进后的产品在性能方面更为先进。由于新建船舶采用的主机、锅炉、造水机均是当时世界最新技术，虽然初期投入较大，但从长远来看不仅耗能低并且寿命长，大大降低了运营成本。最重要的是该船还应用了当时最先进的热油加热系统。热油加热系统当时在大连造船厂还是首次采用，这项技术的使用大大提升了大连造船厂的造船技术。国内的很多学者对油轮加温系统做了大量的研究。大连海事大学史际昌教授等通过大量的辛苦工作求得了油轮货油舱温度场。他们建立的二维模拟“阻-容”网络以简化原油的物理参数为前提条件，结合“节点电位法”进行求证，得出的数据与实测结果几乎没有出入。曲云海等阐述了蒸汽锅炉在机舱设备中起到的重要作用，其所产生的蒸汽不仅供给主机、辅机，还用来加热日用油柜内的燃油、滑油和满足船员的日常生活所需;而在油轮上就更为重要了，除了上述所说的，还用来满足油品加温、油品的装卸的需求。但有一方面应该引起我们的关注：对于锅炉本身来讲是一种压力容器，因此在对锅炉的日常使用中要格外注意不仅要按章操作，还要定期对其及时进行维修保养，定期进行压力试验，任何一点的疏忽都会造成安全事故的发生。目前，国内的供油船大多建造于上世纪末，货油加热系统均采用的是蒸汽进行加温，而在加热系统方面的自动化程度几乎为零，从经济性、安全性考虑，对于作业强度较大、对货油供热要求较多的供油船来说不利于其长远发展，存在较多的弊端。国内在研究燃油加热时，提出了燃油转驳加热系统；分析加热系统以提出更好的加热效率的方案。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容