船用增压锅炉稳态性能计算及动态过程仿真

论文摘要

增压锅炉是船舶动力装置的主要设备,与常压锅炉相比,增压锅炉具有重量轻、体积小、调节性能好等优点,其热力性能参数变化规律和动态特性与常规锅炉有很大的区别。本文以某型增压锅炉为研究对象,在其结构型式确定的情况下,依据锅炉烟气侧和汽水侧的工作特点,总结适合增压锅炉的计算方法,进行了增压锅炉三个典型工况点的稳态计算,得出了三个稳定工况下锅炉主要性能参数,以此作为增压锅炉仿真模型计算的验证数据;在此基础上依据连续性方程、动量方程和能量方程及传热学基础理论,应用集总参数法,合理划分增压锅炉各功能模块,将边界条件适当简化,在Matlab/Simulink软件的支持环境下,建立了增压锅炉炉膛、过热器和经济器的动态仿真数学模型,且进行了仿真模拟研究。通过稳态性能计算和模型仿真得到以下结论:增压锅炉辐射换热和对流换热受燃料量的影响程度不同,高低负荷下各自占总换热量的比例发生较大变化;增压锅炉稳态参数在负荷不同时相差较大,如过热蒸汽压力等;将船用增压锅炉模块按功能简化为炉膛、过热器、经济器,对船用增压锅炉建立仿真模型是可行的,经仿真计算得出的数据与热力计算得到的数据吻合;在动态调节过程中,锅炉汽水侧的变化相比烟气侧滞后;不同受热面金属温度的响应变化范围不同,水冷壁的温度波动较小,而过热器、经济器环节的受热面壁温波动范围更大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 船用增压锅炉及仿真技术概况
• 1.2.1 船用增压锅炉概况
• 1.2.2 仿真技术发展概况
• 1.2.3 船用增压锅炉仿真发展概况
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 本课题研究的目的和任务
• 第2章 船用增压锅炉热力计算
• 2.1 本课题所研究船用增压锅炉结构特点
• 2.2 增压锅炉炉膛传热计算
• 2.2.1 增压锅炉传热特性分析
• 2.2.2 增压锅炉炉膛传热计算方法
• 2.2.3 “кв76”计算方法简介
• 2.3 增压锅炉对流受热面传热计算
• 2.3.1 对流受热面传热特性
• 2.3.2 对流换热基本方程
• 2.3.3 传热系数的确定
• 2.3.4 对流换热系数的计算
• 2.4 涡轮增压机组的热力计算
• 2.5 增压锅炉热力计算数据汇总
• 2.5.1 锅炉参数及燃料特性
• 2.5.2 增压锅炉热力计算结果汇总
• 2.5.3 热力计算数据总结
• 2.6 本章小结
• 第3章 舰用增压锅炉系统建模
• 3.1 热力系统动态仿真建模概述
• 3.1.1 仿真模型概述
• 3.1.2 增压锅炉数学模型概述
• 3.1.3 仿真建模步骤
• 3.2 增压锅炉数学模型的特点分析
• 3.3 增压锅炉数学建模
• 3.3.1 建模必要的分析和假设
• 3.3.2 增压锅炉本体各模块之间的流体网络
• 3.3.3 增压锅炉的建模方法及理论分析
• 3.4 增压锅炉的数学模型描述
• 3.4.1 锅炉炉膛数学模型
• 3.4.2 汽包水位的求解
• 3.4.3 过热器数学模型
• 3.4.4 经济器数学模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 增压锅炉仿真计算
• 4.1 系统仿真算法及应用软件
• 4.1.1 计算机仿真的优点
• 4.1.2 仿真算法和仿真软件
• 4.2 MATLAB/SIMULINK仿真软件
• 4.2.1 MATLAB介绍
• 4.2.2 仿真模块Simulink
• 4.3 增压锅炉模型的仿真实现
• 4.3.1 锅炉数学模型计算算法
• 4.3.2 增压锅炉系统模块关系
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真计算结果及分析
• 5.1 仿真计算边界条件和初始条件
• 5.2 单独燃料量阶跃扰动响应特性
• 5.3 燃料和给水同时扰动响应特性
• 5.4 结果讨论
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历