船用增压锅炉动态仿真

论文摘要

增压锅炉是一种特殊的蒸汽动力装置,它以涡轮增压机组代替汽轮鼓风机,向炉膛输送有一定温度压力的助燃气体。它的特点是体积小、重量轻,非常适合船舶使用。本文以某船用增压锅炉工作过程为研究对象,基于能量守恒方程、动量方程,质量守恒方程,传热换热关系式,采用集总参数法建立炉膛、上升管、汽包、过热器和经济器的数学模型和仿真模型,并在此基础上进行了动态仿真,分析了整个增压锅炉系统内工质(烟气、汽水)的工作过程和热力学性质,研究了锅炉各部件的温度变化和换热量变化。仿真研究表明：在燃料小幅度扰动情况下,烟气对扰动响应较为迅速和强烈,锅炉各个部件处的烟气参量变化和扰动同步；而汽水侧对扰动的响应相对缓慢,汽包内水的参量变化较小,蒸汽参量变化颇大,水位变化与扰动方向相反。对流管束上段由于是沸腾换热,管内呈汽水混合物态,温度和壁温变化不大；过热器内蒸汽温度收敛时间较长,变化幅度亦很大；经济器内水的变化缓慢,换热过程出现峰值响应。蒸汽压力达到10%增负荷扰动时,上升明显。本文通过对船用增压锅炉燃料在不同小幅度扰动下的内部工质参量的分析,研究了在不同工况下锅炉系统中物质及能量的传递、流动过程以及输入量和输出量之间的动态关系,揭示增压锅炉复杂的热工机理,为船用增压锅炉系统优化设计、运行自动控制及系统故障诊断的提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 船用增压锅炉概况
• 1.2.1 船用增压锅炉特点
• 1.2.2 船用增压锅炉研究概况
• 1.2.3 仿真技术发展概况
• 1.2.4 船用增压锅炉仿真概况
• 1.3 课题研究意义和研究内容
• 第2章 船用增压锅炉数学建模
• 2.1 船用增压锅炉工作过程
• 2.2 船用增压锅炉数学建模概述
• 2.2.1 仿真模型概述
• 2.2.2 增压锅炉动态系统数学模型特点
• 2.2.3 增压锅炉建模方法和步骤
• 2.3 增压锅炉炉膛数学建模
• 2.4 下降管水系统动态数学建模
• 2.5 上升管汽水系统动态数学建模
• 2.6 汽包动态数学建模
• 2.7 过热器动态数学建模
• 2.8 经济器动态数学建模
• 2.9 本章小结
• 第3章 船用增压锅炉仿真建模
• 3.1 计算机仿真软件
• 3.2 增压锅炉仿真建模
• 3.2.1 炉膛仿真建模
• 3.2.2 上升管仿真建模
• 3.2.3 汽包仿真建模
• 3.2.4 过热器仿真建模
• 3.2.5 经济器仿真建模
• 3.2.6 增压锅炉整体模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 仿真结果及分析
• 4.1 燃料增加10%和5%时的仿真结果及对比分析
• 4.2 燃料减少10%和5%时的仿真结果及对比分析
• 4.3 燃料增加1%至10%仿真结果的对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢