CN104570766B

CN104570766B - 船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法

Info

Publication number: CN104570766B
Application number: CN201410803145.5A
Authority: CN
Inventors: 孙宝芝; 李晓明; 刘聪; 李彦军; 张国磊; 杨龙滨; 宋福元; 韩怀志; 张鹏
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: CN104570766A

Abstract

本发明公开了一种船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，本发明为一种结合柴油机稳态系统下具体性能参数的船舶主机系统各设备可用能及火用损失分布的计算方法，通过运用热力学第一、第二定律，综合能量的数量和质量，得到主机系统的热平衡和火用分析计算公式；并用该公式结合柴油机主机系统稳态运行下的具体性能参数计算各设备进出口能量、火用量及其损失。本发明用于计算船舶主机系统稳定运行过程中，系统中各设备能流及火用流的稳态计算，数据量大且全面，结果精度较高，对于计算系统总能的效率、系统主要设备的不可逆能损失、可用能的分布，进一步余热回收的利用，以及系统节能潜力的挖掘，具有极强的指导性。

Description

船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法

技术领域

本发明属于二冲程柴油机工作过程热力性能模拟与仿真技术领域，尤其涉及一种船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法。

背景技术

据政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年的气候变化综合报告显示：在1970年至2004年期间，CO₂年排放量已经增加了大约80％，在2004年已占到人为温室气体排放总量的77％，且超过50％的CO₂排放源于化石燃料的燃烧。DNV的研究报告指出，船舶排放的CO₂量占到总排放量的2％～3％，到了2050年，航运业年的CO₂排放量将增加150％～250％，占全球CO₂允许范围内排放量的12％～18％。

2007年，海洋环境保护委员会(MEPC)启动了新船能效设计指数(EEDI)的制定，征求各国政府主管部门的意见，自2013年年初起执行EEDI对全船的CO₂排放强制标准。该标准极大改变原有船型设计理念，我国在国际市场上具有一定优势的成熟船型将面临失去市场空间的危机。

从能量角度来看，节能和减排是密不可分的。对船舶柴油机来说，节省燃油消耗，会促进减排的执行。火用分析法是近年来创立的一种新的能量分析法，从朗特命名火用这个参数起，只有四十余年的历史。它综合了热力学第一定律和热力学第二定律，从能量的量和质两个方面分析能量的利用情况。热力学第二定律的精髓在于深刻的揭示了能量在传递和转换过程中能量品位必然蜕变的规律。这样，对于给定的能量而言，能量转换过程中能量品位的下降，可以用作功能力的损失(火用损失)来表示。在选定计算基准的情况下，由火用的概念采用热力学计算方法可以直接计算出物质或能流在某个状态的火用值，进而可以算出各种过程以及由若干过程组成的子系统的火用损及能量系统的总火用损，并同热损失进行对比。

火用分析方不仅揭示外部有效能的损失，还揭示内部不可逆因素造成的有效能损失。同时，也可以准确揭示用能最薄弱的环节，并以火用效率和系统火用损失评价系统整体的用能状况，通过参考热效率及热损失情况，为改进设备及节约能源提出良好的对策。

发明内容

本发明的目的是提供一种船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，该方法充分利用船舶主机系统中各设备进出口工质的热力学性能参数模拟各设备的可用能分布及火用损失分布。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，包括步骤：

步骤1，基于热力学第一定律和热力学第二定律，建立主机系统及各设备的热平衡稳态模型和火用平衡稳态模型，根据各设备进口和出口工质的温度、压力和流量，运用热平衡稳态模型和火用平衡稳态模型即可模拟主机系统及各设备进口和出口的能流、火用流及各设备热损失分布；所述的各设备包括压气机、中冷器、燃油预热器、气缸、涡轮、缸套水冷却器、滑油冷却器及造水机；

步骤2，根据压气机与涡轮的进口和出口工质的温度、压力、流量，采用压气机和涡轮的火用平衡稳态模型及火用损失模型模拟压气机和涡轮的火用损失分布；

步骤3，根据热交换设备的进口和出口工质的温度、压力、流量，通过热交换设备的火用平衡稳态模型及火用损失模型模拟热交换设备的火用损失分布，所述的热交换设备包括中冷器、燃油预热器、缸套水冷却器、滑油冷却器和造水机；

步骤4，根据气缸燃烧过程初始和终点的温度，通过气缸内火用平衡稳态模型及燃料燃烧过程火用损失模型模拟燃烧火用损失分布；

步骤5，根据排气阀开启前和开启后气缸内压力，通过气缸内火用平衡稳态模型及烟气节流过程火用损失模型模拟节流火用损失分布；

步骤6，对步骤1～5获得的主机系统及各设备的热损失分布和火用损失分布进行对比分析，获得主机系统及各设备的热效率与火用效率。

步骤1所述的气缸排烟火用损失模型如下：

Q_e＝c·m·(T_P-T₀)

其中，E_exh为气缸排烟火用损失；m为排烟流量；k为烟气绝热指数；T_P为排烟温度；T₀为环境温度；H_p为排气温度下标准烟气的比焓，可查表获得；S_p为排气温度下标准烟气的比熵，可查表获得；H₀为标准烟气在对应温度T₀、对应压力P₀下的焓值；S₀为标准烟气在对应温度T₀、对应压力P₀下的熵值；c为对应排烟温度下的标准烟气定压比热值。

步骤2中所述的压气机火用损失模型如下：

其中，E_l,comp表示主机系统稳定运行下压气机火用损失；k为空气绝热指数；R为空气气体常数；T₁为压气机入口空气温度；p₁、p₂分别为压气机入口和出口空气压力。

步骤2中所述的涡轮火用损失模型如下：

其中，E_l,turbo为主机系统稳定运行下涡轮火用损失；k为烟气绝热指数；R^*为烟气气体常数；T₄为涡轮空气出口温度；p₃、p₄分别为涡轮入口和出口空气压力。

步骤3中所述的热交换设备的火用损失模型如下：

Q＝c·m·(T_Hf-T_Lf)

其中，E_l,heat为主机系统稳定运行下换热过程火用损失；Q为流体热交换量；c为对应温度下流体的定压比热值；m为测量的流体流量；T_Hf、T_Lf分别为流体高温和低温侧温度；T₀为环境温度。

步骤4中所述的燃料燃烧过程火用损失模型如下：

Δs＝Q_dw×(0.0038+0.1365×H/C+0.0104×S/C)/T₀

其中，E_l,comb为燃料燃烧过程火用损失；m为燃油流量；k为烟气绝热指数；T₀为环境温度；T_b、p_b分别为燃烧开始时缸内气体温度和压力；T_c、p_c分别为燃烧终止时气缸烟气温度和压力；Δs为燃烧的生成物与反应物的熵差；Q_dw为燃料的低位发热值；H、C、S分别表示燃油中氢、碳、硫的质量比。

步骤5所述的烟气节流过程火用损失模型如下：

其中，E_l,thro表示烟气节流过程火用损失；m表示气缸出口烟气流量；R表示烟气气体常数；k表示烟气绝热指数；T₀为环境温度；p₁、p₂分别为多变膨胀过程终点和自由排气过程终点的气缸压力。

针对船舶主机系统，本发明引入火用分析法并基于利用柴油机运行过程中各项性能参数模拟火用损失分布，获得稳定运行下船舶主机系统及各设备火用损失情况；且将火用损失分布模拟结果同船舶能耗分布及热损失进行比较，获得能量损失的数量及品质，为指导改进船舶主机系统及各设备的节能减排添砖加瓦。

本发明具有如下优点和有益效果：

系统通过对废气和缸套水能量利用潜力进一步挖掘，达到最大限度利用余热能量的数量和质量。

对比分析在能量综合利用方面，发现余热回收系统是该主机系统的重要组成部分，也是主机系统研究的重要内容。

附图说明

图1为本发明方法的具体流程图；

图2为船舶柴油机主机系统及设备示意图，其中，C表示压气机，T表示废气涡轮，SAC表示中冷器，ENGINE代表气缸，WHB表示废气锅炉，SH表示集汽联箱，HOT表示燃油箱，HOP表示燃油预热器，LOT表示滑油箱，LOC表示滑油冷却器，CWC代表缸套水冷却器，IC表示中央冷却器，FWG表示制淡机，1表示压气机进口空气，2表示中冷器进口空气，3表示气缸进口空气，4表示涡轮进口烟气，5表示废气锅炉进口烟气，6表示废气锅炉出口烟气，7表示燃油预热器进口燃油，8表示气缸进口燃油，9表示气缸燃油回流，10表示气缸进口滑油，11表示滑油冷却器进口滑油，12表示滑油冷却器出口滑油，13表示气缸出口缸套水，14表示造水机进口缸套水，15表示造水机出口缸套水，16表示缸套水冷却器进口缸套水，17表示气缸进口缸套水，18表示中冷器进口低温淡水，19表示中冷器出口低温淡水，20表示滑油冷却器进口低温淡水，21表示缸套水冷却器进口低温淡水，22表示中央冷却器进口低温淡水，23表示废气锅炉进口冷凝水，24表示废气锅炉出口蒸汽，25表示燃油预热器进口蒸汽，26表示燃油预热器出口混合蒸汽，27表示造水机进口海水，28表示造水机出口制淡水，29表示中央冷却器进口海水，30表示中央空冷却器出口海水；

图3为75000载重吨油船主机系统各设备能流分布饼状图；

图4为75000载重吨油船主机系统各设备火用流分布饼状图；

图5为48000载重吨油船主机系统各设备能流分布图；

图6为48000载重吨油船主机系统各设备火用流分布图。

具体实施方式

本发明以一个典型的船舶柴油机主机系统为分析研究对象建立能流与火用流以及系统的火用平衡和热平衡稳态模型。本发明船舶柴油机主机系统研究中，做以下几点假设：

(1)船舶柴油机主机系统在稳定状态条件下运行；

(2)柴油机的燃烧反应完全；

(3)空气和废气的热力性质按理想气体原则处理；

(4)忽略管路及设备局部的潜在能量变化；

(5)系统运行的参考温度和压力是以ISO(25℃，0.1MPa)条件作为实际运行的环境条件。

船型以低速二冲程柴油机动力装置为基础，火用分析模型计算所需参数依据柴油机稳态运行热力性能参数；首先，将缸内燃烧过程分为缸内多变压缩过程、缸内燃烧过程、缸内多变膨胀过程，换气过程基于曲轴角度模型，计算出各过程始点和终点气缸内工质流体的温度、压力和质量流量等热力性能参数。

对主机气缸进行分析，空气经压气机压缩、中冷器降温后进入气缸，与燃油混合后在缸内参与燃烧，气缸每循环有极少部分未燃烧燃油进行回流，忽略之。燃烧产生的高温废气后排出气缸，进入涡轮。排气阀打开后先进行自由排气，然后进排气阀同时打开进行扫气，至排气阀和进气阀关闭进入下一工作循环。同时，滑油与缸套水对气缸进行冷却换热，由于气缸本体和其它设备与周围环境对流和辐射换热损失占总损失比重较小，所以统一归为其它散热损失。这样，建立气缸能耗分布及火用分布模型。

排气余热系统包括涡轮增压器机组和余热锅炉装置，即排出气缸的废气先通过废气涡轮带动压气机做功，涡轮后的废气再进入余热锅炉产生饱和蒸汽。

该系统设有缸套水余热回收系统，主机出来的缸套水通过制淡机生产淡水，以供全船淡水的需求。

下面将结合附图和具体实施方式进一步说明本发明技术方案。

本发明应用柴油机稳态系统下的具体性能参数计算船舶主机系统及各设备可用能及火用损失分布，不属于传统的黑箱计算，而是利用柴油机运行性能参数的火用损失精确计算。本发明的具体流程见图1，步骤如下：

步骤1，基于热力学第一定律、热力学第二定律、综合能量的数量和质量，建立主机系统各设备的热平衡稳态模型和火用平衡稳态模型，向热平衡稳态模型和火用平衡稳态模型输入各设备进口和出口的温度、压力、流量，即可模拟主机系统及各设备进口和出口的能流、火用流及各设备热损失分布。

主机系统各设备包括压气机、中冷器、燃油预热器、气缸、涡轮、缸套水冷却器、滑油冷却器及造水机等。各设备进口和出口的温度、压力、流量等热力性能参数均为实测值，气缸内部热力性能参数计算获得，其余热力参数可实测也可计算获得，计算方法属于常规技术。

热力学第一定律和热力学第二定律如下：

Σm_i＝Σm_e (1)

Q+W＝m_eh_e-m_ih_i (2)

E_Q+W＝m_ee_e-m_ie_i+E_l (3)

系统稳定运行过程中流体状态焓火用及其损失模型：

E_X,e＝m_e(H_e-H₀-T₀×(S_e-S₀)) (4)

E_X,i＝m_i(H_i-H₀-T₀×(S_i-S₀)) (5)

考虑压力火用有：

E_l＝E_X,i-E_X,e (8)

船舶主机系统热效率η_E和火用效率ε_E分别为：

式(1)～(10)中：

Q和W分别表示输入系统的热量和功，单位：kW；

m_e和m_i分别表示入口和出口处流体的质量流量，单位：kg/s；

h_e和h_i分别表示入口和出口处流体的焓值，单位：kJ/kg；

e_e和e_i分别表示入口和出口处流体的火用值，单位：kJ/kg；

E_Q表示热量转化的净火用量，单位：kW；

E_l表示过程火用损失量，单位：kW；

E_X,e和E_X,i分别表示入口和出口处流体的状态火用量，单位：kJ/kg；

H_e、H_i、H₀分别表示入口、出口及环境状态流体的焓值，单位：kJ/kg；

S_e、S_i、S₀分别表示入口、出口及环境状态流体的熵值，单位：kJ/(kg·K)；

P_e、P_i、P₀分别表示入口、出口及环境状态流体的压力，单位：MPa；

S⁰为环境基准熵值，单位：kJ/(kg·K)；

W_net为主机输出功率，单位：kW；

Q_rev为回收热量，单位：kW；

Q_dw为燃料的低位发热值，单位：kW；

E_rev为回收火用量，单位：kW；

E_fuel为燃料火用，单位：kW；

R为工质气体常数，单位：kJ/(kg·K)；

T₀为环境温度，单位：K。

步骤2，输入压气机与涡轮的进口和出口工质的温度、压力、流量，采用压气机和涡轮的火用平衡稳态模型及火用损失模型模拟压气机和涡轮的火用损失分布。

主机系统中压气机对空气做功机械能转换为空气压力能与内能，故主机系统稳定运行下压气机火用损失模型如下：

式(11)中：

E_l,comp表示主机系统稳定运行下压气机火用损失；

k为空气绝热指数；

R为空气气体常数，单位：kJ/(kg·K)；

T₁为压气机入口空气温度，单位：K；

p₁、p₂分别为压气机入口和出口空气压力，单位：MPa。

主机系统中高温烟气对涡轮做功内能、压力能转换为机械能，故主机系统稳定运行下涡轮火用损失模型如下：

式(12)中：

E_l,turbo为主机系统稳定运行下涡轮火用损失；

k为烟气绝热指数；

R^*为烟气气体常数，单位：kJ/(kg·K)；

T₄为涡轮空气出口温度，单位：K；

p₃、p₄分别为涡轮入口和出口空气压力，单位：MPa。

步骤3，输入中冷器、燃油预热器、缸套水冷却器、滑油冷却器、造水机等热交换设备的进口和出口工质的温度、压力、流量，通过热交换设备的火用平衡稳态模型及火用损失模型模拟热交换设备的火用损失分布。

在计算中冷器、缸套水冷却器、滑油冷却器、造水机及系统其它换热器等系统设备时，主机系统稳定运行下换热过程火用损失模型如下：

Q＝c·m·(T_Hf-T_Lf) (14)

式(13)～(14)中：

E_l,heat为主机系统稳定运行下换热过程火用损失；

Q为根据公式(14)计算获得的流体热交换量，单位：kW；

c为计算侧对应温度下流体的定压比热值；

m同为计算侧流体流量；

T_Hf、T_Lf分别为流体高温和低温侧温度，单位：K；

T₀为环境温度，单位：K。

换热器内进行的是冷、热流体间的换热，采用式(14)进行换热量计算时，计算两侧流体中任意一侧进行计算，即计算侧。

步骤4，输入气缸燃烧过程初始和终点的温度，通过气缸内火用平衡稳态模型及燃料燃烧过程火用损失模型模拟燃烧火用损失分布。

主机系统稳定运行燃料进行燃烧时，化学能几乎全部转变为热能，此过程是不可逆的，故燃烧不可逆火用损失模型如下：

Δs＝Q_dw×(0.0038+0.1365×H/C+0.0104×S/C)/T₀ (16)

式(15)～(16)中：

m为燃油流量；

k为烟气绝热指数；

T₀为环境温度，单位：K；

T_b、p_b分别为燃烧开始时缸内气体温度和压力，单位分别为K、MPa；

T_c、p_c分别为燃烧终止时气缸烟气温度和压力，单位分别为K、MPa；

Δs为燃烧的生成物与反应物的熵差，单位：kJ/(kg·K)；

Q_dw为燃料的低位发热值，单位：kW；

H、C、S分别表示燃油中氢、碳、硫所占的质量比。

步骤5，输入排气阀开启前和开启后气缸内压力，通过气缸内火用平衡稳态模型及烟气节流过程火用损失模型模拟节流火用损失分布。

气缸排气阀开启后，因在极短时间内压力骤降，压力能转换为内能，因此主机系统稳定运行下烟气节流过程火用损失模型：

式(17)中：

m表示气缸出口烟气流量，单位：kg/s；

R表示烟气气体常数，单位：kJ/(kg·K)；

k表示烟气绝热指数；

T₀为环境温度，单位：K；

p₁、p₂分别为多变膨胀过程终点和自由排气过程终点的气缸压力，单位：MPa。

步骤6，对上述获得的主机及各设备的热损失分布和火用损失分布进行对比分析，获得系统及各设备的热效率与火用效率。

主机燃烧产生的烟气温度较高，能量品质较高，具有回收价值，经废气锅炉利用后排出，在系统稳定运行下排烟部分火用损失模型：

Q_e＝c·m·(T_P-T₀) (19)

式(18)～(19)中：

m为排烟流量，单位：kg/s；

k为烟气绝热指数；

T_P为排烟温度；

H_p为排气温度下标准烟气的比焓，可查表获得，单位：kJ/kg；

S_p为排气温度下标准烟气的比熵，可查表获得，单位：kJ/(kg·K)；

Q_e为烟气所带走的热量，计算获得，单位：kW；

c为对应排烟温度下的标准烟气定压比热值。

图2为原油轮采用柴油机的基本热力系统，下面以图2所示系统为例提供本发明的具体应用实例。

实施例1

选取75000载重吨原油船6S60ME-C8.2型主机系统热力性能参数(形态、压力、温度、流量)的研究结果如表1所示。

表1

见图3～4，本实施例在主机系统热平衡和火用分析计算中，得出了船舶总体能流和火用流分布，以及单个设备实际运行效率和对全船用能耗分布影响情况等。具体如下：

75,000载重吨原油轮柴油机主机系统的能流分布结果为：主机系统效率为56.23％，其中，主机功率占48.51％，锅炉蒸汽回收占4.55％，缸套水制淡水回收占3.17％，全系统热损失占43.77％；

主机系统的火用流分布结果为：总能系统的火用效率为49.19％，其中，主机输出功率占47.64％，锅炉蒸汽回收占1.24％，缸套水制淡回收占0.31％，全系统火用损失占50.81％。

全船柴油机主机系统损失的分析结果为：通过热力学第一定律热平衡分析方法所得结果，热量损失主要是余热锅炉排气和冷却水带走的热量，分别占25.84％和15.47％；

火用分析得出的数据显示，系统的主要损失是柴油机气缸内燃烧过程、气体节流流动过程、热交换过程的不可逆损失和涡轮增压器损失以及锅炉排烟损失，火用损失数值依次为36.81％、3.52％、3.93％。因此，从火用分析角度来看，缸内过程性能提高还有很大的空间，低品质余热锅炉排烟能量仍具有回收价值。

全船系统中子系统的效率最高的是涡轮增压机组，压气机为88.1％和废气涡轮为94.1％；效率最低的是废气锅炉18.48％和中央冷却器0。

为进一步体现本发明的应用范畴，提供如下实施例2：

所选大型低速48000DWT油船6S50MC-C8-TII型主机热力性能参数(状态、压力、温度、流量)的结果如表2所示。

表2

以满负荷下的缸内工质流体热力性能数据运用数学模型计算得出燃烧火用损失、节流火用损失、换热火用损失和排烟火用损失，如图5示；气缸能耗分布，如图6所示。

对比图5与图6可以看出不可逆过程的火用损失占35.73％，远大于不可逆过程能量损失的3.87％。火用流图中清晰体现了气缸工作结束后能量的可用度，能流图对能量去向可用度区分过于笼统，所以火用分析法对可用能的分析更具有合理性及精确性。

以上所述，示为部分实例型号柴油机算法的具体实施方式，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的原则和方法之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于，包括步骤：

其中步骤2中所述的压气机火用损失模型如下：

2.如权利要求1所述的船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于：

步骤2中所述的涡轮火用损失模型如下：

其中，E_l,turbo为主机系统稳定运行下涡轮火用损失；k为烟气绝热指数；R^*为烟气气体常数；T₄为涡轮烟气出口温度；p₃、p₄分别为涡轮入口和出口烟气压力。

3.如权利要求1所述的船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于：

步骤3中所述的热交换设备的火用损失模型如下：

Q＝c·m·(T_Hf-T_Lf)

其中，E_l,heat为主机系统稳定运行下换热过程火用损失；Q为流体热交换量；c为计算侧流体在对应温度下的定压比热值；m同为计算侧的流体流量；T_Hf、T_Lf分别为流体高温和低温侧温度；T₀为环境温度。

4.如权利要求1所述的船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于：

步骤4中所述的燃料燃烧过程火用损失模型如下：

<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>l</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>m</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>m</mi> <mo>&times;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>w</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>b</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>c</mi> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>b</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>k</mi> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mfrac> <msub> <mi>p</mi> <mi>c</mi> </msub> <msub> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>&Delta;</mi> <mi>s</mi> <mo>&rsqb;</mo> </mrow>

Δs＝Q_dw.(0.0038+0.1365H/C+0.0104S/C)/T₀

5.如权利要求1所述的船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于：

步骤5所述的烟气节流过程火用损失模型如下：

<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>l</mi> <mo>,</mo> <mi>t</mi> <mi>h</mi> <mi>r</mi> <mi>o</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>m</mi> <mi>R</mi> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>&times;</mo> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mfrac> <msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，E_l,thro表示烟气节流过程火用损失；m表示气缸出口烟气流量；R表示烟气气体常数；T₀为环境温度；p₁、p₂分别为多变膨胀过程终点和自由排气过程终点的气缸压力。

6.如权利要求1所述的船舶主机系统可用能分布及火用损失分布的模拟方法，其特征在于：

步骤1所述的气缸出口排烟部分火用损失模型如下：

Q_e＝c·m·(T_P-T₀)

其中，E_exh为排烟部分火用损失；m为排烟流量；k为烟气绝热指数；T_P为排烟温度；T₀为环境温度；H_p为排气温度下标准烟气的比焓，可查表获得；S_p为排气温度下标准烟气的比熵，可查表获得；H₀、S₀为标准烟气在对应温度T₀、对应压力P₀下的焓值、熵值；c为对应排烟温度下的标准烟气定压比热值，Q_e为排烟带走的热量。