摘 要：本文将在对于船舶主机废气热能回收装置的工作原理分析基础上，结合进行船舶主机废气热能回收装置热平衡分析的目的，对其具体分析方法进行研究论述，以促进船舶主机废气热能回收装置的作用效率提升。
关键词：船舶主机；动力装置；废气热能回收；系统功能；热平衡；计算分析；亚久
在船舶主机中，废气热能回收装置是针对目前船舶发动运行中废气排放消耗掉的热量在船舶动力热量中的比重比较大情况，为了减少船舶运行中的能源消耗，实现能源的回收再利用，以提高船舶运行效益而设计实现的一种系统装置，在船舶航运中具有非常重要的作用和影响，同时也是实现船舶动力装置节能运行的重要方式与途径。通常情况下，结合船舶主体废气热能回收装置的作用不同，可以将其分为实现废气热能向加热热能转换应用的系统装置以及实现废气热能向加热热能与电能转换应用的系统装置、实现废气热能向加热热能、电能、机械能转换的系统装置三种类型。进行船舶主机废气热能回收装置的热平衡计算和分析，有利于了解和掌握系统运行中的能量分配与利用情况，对于促进船舶动力装置能源利用效率提升有着积极作用和意义。
一、船舶主机的废气热能回收装置工作原理分析
在船舶的结构系统中，船舶主机废气热能回收装置作为船舶动力系统的重要节能装置，其主要是由废气锅炉以及蒸汽透平发电机组、凝汽器、锅筒、给水预热器、循环水泵、柴油机、热井等结构设备组成，以对于船舶动力结构装置的废气热能进行回收处理和转化再利用，实现船舶动力装置能源利用效率的提升。如下图1所示，即为热电联供型船舶主机的废气热能回收装置结构示意图。
图1 热电联供型船舶主机的废气热能回收装置结构示意图
在该船舶主机废气热能回收装置结构中，WHB表示的是废气锅炉结构部分，通常还包括经济器以及过热器、蒸发器等构成设备；TB为蒸汽透平发电机组；CON表示的是废气热能回收装置中的凝汽器设备；FWP为给水泵；DE为柴油机；PR为螺旋桨。此外，在上示船舶主机废气热能回收装置结构中，不同数字表示的是工质在该装置各结构设备以及管路进出口状态点。
通常情况下，在船舶主机废气热能回收装置工作运行中，实现船舶主机的废气热能回收系统柴油机排气放热过程向定压放热过程转换中，其工作运行主要呈现曲线下降式的变化，而水经过船舶主机废气热能回收系统中的废气锅炉实现吸热并向热蒸汽转化的过程，则是呈现一个直线上升后保持不变以及继续呈现直线上升的变化状态。其中，废气锅炉在系统运行中，既能够实现过热蒸汽的产生，以实现蒸汽透平所需功的提供与满足，同时还能够进行饱和蒸汽的产生，供船舶进行采暖与加热或者是其他应用。此外，船舶主机运行中，废气热能回收装置中蒸汽在汽轮机中的膨胀变化过程，实际上是一个直线下降的变化过程，这一变化过程也是随着管道摩擦、损失中涡流能量损失发生变化的不可逆过程。最后，船舶主机废气热能回收装置运行中，由蒸汽透平中排除废气在冷凝器中实现凝结的过程，是一个相对平稳的过程，这一过程中冷却水吸收的蒸汽热量被排放到环境大气中；其次，系统运行中给水泵中的水被压缩同时出现压力升高的变化过程，也是一个直线上升的变化过程。
二、船舶主机废气热能回收装置热平衡分析的目的与作用
船舶主机废气热能回收装置作为船舶动力系统的重要节能装置，在船舶运行中具有显著的节能作用和效果。进行船舶废气热能回收装置中热平衡的计算分析，主要是由于热平衡作为船舶运行中热能衡量与分析的重要数据，能够对于船舶主机废气热能回收装置的能量分配与利用情况进行反映，同时也能够促进船舶动力装置运行效率提升，具有非常重要的作用和影响。
通常情况下，进行船舶主机废气热能回收装置的热平衡计算分析，其主要目的之一就是为了对于该系统装置所产生的蒸汽量以及电能情况进行计算分析，从而对于整个船舶动力装置的有效热效率以及各结构部分中的热效率与损失系数等，进行计算求取，以实现船舶动力装置效率的改进提升；其次，进行船舶主机废气热能回收装置热平衡计算分析，还为了实现对于船舶余热发电系统中各节点的流量与温度参数等的计算求取，同时实现船舶各系统设备的运行特性与数据掌握，为船舶系统设计与设备选型提供依据和支撑。此外，在船舶主机废气热能回收装置的热平衡计算分析中，其计算分析数据还可以作为热力学以及热经济学等分析的重要基础，具有突出作用和重要意义。
三、船舶主机废气热能回收装置的热平衡计算与分析
通常情况下，在进行船舶主机废气热能回收装置热平衡分析中，需要对于该系统各个结构部分的热平衡进行计算分析，以实现对于系统中各结构部分的热效率和损失系数的计算求取。因此，如果在使用表示输入该系统的热能，表示该系统输出的功，表示该系统输出热能，那么，就可以用表示系统运行中的热损失情况，可得出如下（1）所示的热平衡计算方程式，同时，船舶主机废气热能回收系统的热效率就可以用下式（2）进行表示，同时该系统的内部热损失系数就可以通过下列公式（3）进行计算求出。
（1）
（2）
（3）
需要注意的是，上述对于船舶主体废气热能回收装置的热平衡计算方法，在船舶的其他动力结构与装置的热平衡计算中，也能够适用。在实际船舶的系统热平衡计算与分析中，船舶系统消耗的热能不仅包括系统中废气锅炉入口和出口之间的废气热能，还包括系统中各种泵运行所需要消耗的功、各设备提供给水的预热量与其他输入系统的热能情况等，因此，对于船舶系统的消耗热能可以通过下列计算公式（4）进行表示。其中，表示废气锅炉出口和入口之间的热能大小，表示系统中各泵运行所需消耗的功，表示各设备的给水预热量，则表示其他输入系统的热能。通过上述计算方程即可以对于系统中的热平衡进行计算分析。
（4）
四、结束语
总之，进行船舶主机废气热能回收装置的热平衡计算和分析，有利于对于船舶主机废气热能回收装置的能量分配与利用情况进行掌握理解，从而有利于实现船舶主机废气热能回收装置的改进设计，提升船舶设计制造质量和水平。
