船舶是水上货运，保家卫国，水上工作的重要载体。船舶动力装置是船舶上的机电装置和动力装置的总称，主要包括主机装置、辅助机械装置、保护船舶的设备及保证船上人员平时生活所需要的设备和节能减排的装置等。船舶动力装置是船舶的至关重要的一部分，它为船舶航行，船员生活提供推进动力，日常电力和日常用热等能量[1]。由此可见船舶动力装置是一个至关重要的部分，本文以新一代新型节能减排的万箱集装箱船为研究载体。基于当下节能减排的思想，主要利用科学的热力学第二定律㶲分析方法对船舶动力装置进行详细的计算和分析，其中重点解析了船舶的主柴油机和船舶余热回收系统。本文首先介绍了动力装置系统以及热平衡和㶲分析的方法的定义和概念，然后采用㶲分析方法具体分析了船舶在ISO工况下船舶主机的能耗组成和能量动力的利用情况，并根据计算的结果绘制了船舶整体的㶲流图。最后，根据船舶的主柴油机和船舶余热回收系统计算结果，分析了其能源利用状况及造成㶲损失的原因。并联系万箱集装箱船自身特点，对此万箱集装箱船㶲损最大的主柴油机㶲损及余热回收系统中余热锅炉㶲损提出了改进措施。关键词万箱集装箱船；船舶动力装置；㶲分析；余热回收
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状和主要问题 2
1.3 本文的主要工作 4
第2章 热力学系统分析的理论基础 5
2.1 热力学第一定律和能量平衡 5
2.2 热力学第二定律㶲分析理论 6
2.2.1 㶲的定义及意义 6
2.2.2 㶲损失和㶲平衡 7
2.2.3 㶲效率 7
2.3 㶲分析方法 8
2.3.1 本文的㶲计算公式 8
2.4 本章小结 10
第3章 船舶动力装置系统㶲分析模型 11
3.1 某万箱集装箱船简介 11
3.2 柴油机主机系统 12
3.2.1 主机单元㶲平衡分析 13
3.2.2 柴油机主机各设备的㶲平衡分析 14
3.3 余热回收系统 17
3.3.1 废热回收单元㶲平衡分析 20
3.3.2 余热回收单元各设备㶲平衡分析
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3.4 本章小结 25
第4章 某万箱集装箱船的㶲计算分析 26
4.1 原始参数 26
4.2 㶲计算结果及分析 29
4.2.1 各单元及设备㶲效率比较 34
4.2.2 各单元及设备㶲损率比较 35
4.3 本船舶节能分析及改进措施 37
4.4 本章小结 38
总结和展望 39
5.1 本文总结 39
5.2 展望 39
参 考 文 献 41
致 谢 42
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
就以中国而言，在主要的船舶燃料石油方面，我国虽然石油储量位居全球第十四位，但是平静下来每个人拥有量不足全球平均每人拥有量的1/15。中国作为最具代表性的生产国，从1994年开始，中国就一直是石油净进口国，而且对外依存长度越来越大。石油当今成为了我国经济发展甚至是本国国力提升的绊脚石，这只是我国在能源问题方面的其中一个问题而以，根据全球相关组织的的预判，在2008年—2035年间中国的能源需求将占全球能源需求的很大一部分。虽然目前中国一次能源消耗中较大的部分仍然来自煤炭，但由于中国石油资源的相对贫乏和未来较快的经济增长，石油问题就显得特别突出。到2035年，中国的石油需求将再一次增长，这也导致了相应的进口量也会提高。
近年来，全球各种资源的紧张，尤其是不可再生资源的短缺，使得这些能源的价格一再飙升，然而需求量也在与日俱增。这时候，大量石油煤炭这些化石燃料的燃烧也排放出了大量的有毒气体和温室气体，导致了全球温度升高和各种自然灾害。在这种大环境下，人们纷纷提出节能减排的思想，而船舶作为使用石油等化石燃料的一种庞大的运输工具，也要积极响应节能减排的号召。但是在响应这个号召情况下还要保证船舶的的正常运行和能量需求，这又给人们带来了新的问题，这就要求船舶运用更好的，更加高的运行效率，所以要研究 船舶节能减排就要研究船舶用能情况，让更多的能量被利用起来，为整个船舶提供更大的效益，在相同的消耗量下能提供更多的能量。
上面提到，由于船舶燃烧大量的化石燃料，就会排放出很多的温室气体，在这个方面，相关组织给出了许多相关的数据。通过各种数据采集方式，最后总结分析发现，近年来船舶排放的温室气体就占全球排放量的3.3%，在这其中，主要用于运输的船舶排放温室气体量就占了全世界的2.7%，高出了往年数据，并且在持续增长当中，这也表明了近年来船舶行业的飞速发展。通过调查的结果发现，照这种情况发展下去，不久将来的排放量将进一步增长，所占份额也会越来越大，会加剧当下地球环境的恶化，所以我们对船舶节能减排的研究刻不容缓。
以上原因敦促着我们对船舶节能环保的不懈研究，科学家和相关专业人员也在研究开发更加先进的船舶，无论是从船舶动力装置，船舶外形设计和船上设备布局，甚至新型燃料地开发也在推动着船舶行业的发展。
1.2 国内外研究现状和主要问题
韩国STX造船企业有一个“绿色之梦”[2]研发项目，它们采用新技术建造生态船舶，这项技术主要减少了船舶在航行过程中燃烧排放出的CO2的含量，这样也可以节省了一半的燃料费。这个项目主要改进了船舶的推进系统，实现绿色技术和环保理念。为了降低推进装置的震动和噪音，目前的船舶主要采用四到五片的螺旋桨桨叶，通常情况下，螺旋桨桨叶数目越少，船舶的推进效率越高。STX集团主要对螺旋桨的叶尖有着先进的研究，设计了全新概念的叶片，减少了螺旋桨桨叶的数量，同时，降低了震动和噪音，以此提高了燃油效率。另外，它改变了燃油类型，不使用传统的C级重油作为燃料，而是选用了新型环保的燃料。这样提高了燃烧效率，也降低了排放，这样对环境有污染的元素的排放也得到了降低。同时它们也对船舶的外形做了设计改进，使得船舶的流线型更好，减少了空气阻力，也提高了船舶的总体性能。
瓦锡兰公司推出“Energopac”舵/桨联合系统[3]。这各系统升级了舵和桨的配合，让他们配合的更加完美和高效，这样整个船舶的推进系统变得更加流畅，使得船舶节省了高达9%的燃油，这种提高下，这种系统还采用了新型的燃料能源，那就是天然气，天然气燃烧后的温室气体和有害气体排放很少，这样使得这个系统更加节能环保。沃尔沃公司提出IPS系统，这个系统由柴油机和吊舱组成。这种设计能降低船舶噪音，提高操纵性。德国采埃孚集团和意大利法拉帝集团联手研发成功的F4650型混合系统，由离合器和由锂电池提供电力的电动机组成，这种系统可以不用由柴油机一直来提供动力，也可以由电力来推进系统前进，这样就可以节约了燃料，降低了排放。

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