天然气船舶动力燃料供给管路设计研究

摘要

据环保部监测，近3年来全国船舶SOx排放占到全国总排放的8.4%；全国船舶NOx排放占到全国总排放的11.3%；受船舶污染物影响最大的是港口城市，其次是沿江城市，随着国家对排放要求日趋严格，发展天然气船机势在必行。天然气储量和来源丰富、价格便宜，而且是石化燃料当中对环境影响最小的燃料。其作为代用燃料替代传统的燃油，日益受到各国政府的政策支持。本课题针对WP10天然气发动机作为内河船用主推发动机的需要，设计了天然气发动机燃料供给系统，优化设计了混合器，并设计了管路安全防护装置。 课题首先设计了包括LNG燃料罐、LNG汽化器、天然气滤清器、稳压调压器、中压安全电磁阀、混合器等在内的总体燃料供给管路，论述了各部分的功用并进行了选型。作者设计了船用天然气发动机LNG燃料罐及管路中的安全防护装置，并根据中国船级社《天然气燃料动力船舶规范》的要求对供给系统中双壁管的内管和外管进行了安全性计算。开展了船用天然气发动机检测及报警系统的研究，开发了管路泄漏检测、发动机运行异常检测人机交互程序及异常报警系统，实现了船用天然气燃料供给及运转安全性的远程检测。 利用三维流体力学软件优化设计了WP10天然气发动的混合器，设计了圆周喷孔型和十字型+圆周喷孔型两种结构形式，计算并分析了混合过程，选配十字型喷管混合器作为WP10天然气发动机的混合器。开展了汽化器汽化能力、混合器对发动机工作均匀性及实船性能试验，所设计的燃料供给系统使用效果良好，安全监控系统运行正常可靠。

目录

字母注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2 天然气发动机作为船舶动力的特点

1.2国内外船用天然气发动机发展现状

1.3船用天然气发动机燃料供给管路研究现状

1.4本课题的选题意义及主要研究内容

第二章 WP10船用天然气发动机管路设计

2.1天然气供给管路布局设计

2.2关键部件的选型设计

2.3 管路的安全性设计计算

2.4 船用发动机安全监控系统

2.5 本章小结

第三章 燃气/空气混合气的优化设计

3.1混合过程模拟的数学模型

3.2混合器几何模型及网格划分

3.3优化设计方案

3.4混合计算结果分析

3.5 本章小结

第四章 发动机性能及监控系统试验研究

4.1 汽化器性能试验

4.2 混合器对发动机性能影响试验

4.3 监控系统实船试验

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢