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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:葉子魁
研究生(外文):Tzu-KueiYeh
論文名稱:船舶中央冷卻系統節能控制之研究
論文名稱(外文):Research on Energy-Saving Control of the Central Cooling System in Ships
指導教授:李建興李建興引用關係
指導教授(外文):Chien-Hsing Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:船舶中央冷卻系統節能控制冷卻泵浦
外文關鍵詞:Ship central cooling systemenergy-saving controlcooling pump
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在目前船舶上馬達為耗電的重點,其中又以船舶中央冷卻系統的冷卻水泵浦耗電為大宗,但目前船舶中央冷卻系統之海水冷卻泵的設計大多將海水進水溫度設定在32℃為基準,而使所需海水流量的泵浦作全速運轉。然而,船舶在行經不同海域時,海水水溫往往低於32℃,因而真正所需海水流量可以是較低的,致使造成能源之浪費,而因應節省減碳之趨勢,降低船舶設計成本,促使本研究探討船舶中央冷卻系統節能控制之可行性,並提出其節能策略。本文利用Matlab/Simulink程式來模擬船舶中央冷卻系統,探討在海水進水溫度低於32℃情況時,在投入由本文所提出的節能控制策略下,其所需海水流量是較低的,故海水冷卻泵浦所需耗能亦下降不少,且可達與全流量相同的冷卻能力,收節能之效果,並期所得結果能作為未來船舶中央冷卻系統設計之參考。
The power consuming in ships mainly focuses on motors, the cooling pumps of the central cooling system especially. The seawater cooling pump of the central cooling system in ships is normally designed to maintain the temperature of in-take seawater at 32℃ when the pump is under full speed to reach the flow nowadays. However, the seawater temperature is mostly lower than 32℃ as the ship sails through different areas. Thus, the actual in-take seawater flow can be reduced to prevent a energy waste. Due to the trend of energy saving and carbon reductionin the ship design, this research investigates the feasibility of energy-saving control for the central cooling system in ships and proposes a strategy of energy saving control. A ship central cooling system is implemented and simulated using Matlab/Simulink in this thesis in order to adjust the in-take seawater flow as the seawater temperature is lower than 32℃ with the same cooling ability. So the power consuming of the seawater cooling pumps can also decrease to reach the goal of energy saving. The result in this thesis can be a reference for designing a ship central cooling system in the future.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xi
符號說明 xii
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 3
1.3本論文之貢獻 4
1.4本論文之架構 5
第二章 船舶中央冷卻系統介紹 6
2.1船舶冷卻系統概述 6
2.2船舶中央冷卻系統架構 7
2.2.1 中央板式熱交換器 8
2.2.2 溫控三向閥 12
2.2.3 熱負載系統 13
2.3冷卻水泵及其變頻控制 14
2.3.1 離心式泵的基本原理 15
2.3.2 離心式泵之串聯與並聯 18
2.3.3 泵浦相似定律 20
2.3.4 三相感應馬達與變頻器 22
第三章 船舶中央冷卻系統之設計與節能方法 25
3.1 船舶中央冷卻系統之設計 25
3.2 船舶中央冷卻系統之節能方法 27
3.2.1 熱平衡計算法 27
3.2.2 恆溫控制法 27
3.3 本章小結 30
第四章船舶中央冷卻系統之模擬設計 31
4.1 船舶中央冷卻系統之個別模塊化實現 31
4.1.1中央板式熱交換器數學模型 31
4.1.2 溫控三向閥 34
4.1.3 熱負載系統 36
4.2船舶中央冷卻系統之整合模型建構 38
第五章船舶中央冷卻系統之模擬分析 43
5.1船舶中央冷卻系統之模擬資料 43
5.2船舶中央冷卻系統之海水定流量模擬 46
5.2.1 負載變化之模擬結果 46
5.2.2負載及海水水溫同時變化之模擬結果 50
5.3船舶中央冷卻系統之海水變流量模擬 53
5.3.1負載變化之模擬結果 54
5.3.2負載及海水水溫同時變化之模擬結果 61
5.4海水變流量與定流量對中央冷卻系統之耗能評估 64
第六章結論與未來展望 66
6.1 結論 66
6.2 未來研究方向 67
參考文獻 68



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