图 1 原来的 WHR 设备布局 LP:低压；HP：高压；HPP:高压给水泵；SCP：清除冷凝泵；MFP：主给水泵 

WHR 设备模拟代码 

作者为了 WHR 设备的性能模拟开发了两种计算机代码（MATLAB®语言）。 

第一种计算机代码能够从主机的可用数据（例如排气的质量流率和温度以及扫气的 质量流率和温度）和蒸汽循环的输入数据出发计算出尺寸，重量和在设计条件下蒸汽设 备部件的性能（即主发动机运行在 90%MCR 时），如表 3 所示。 

第二种计算机代码是用于 WHR 系统（及相关部件）在非设计工况下的模拟（见表 4 中报告的输入和输出数据）。它是基于一个已经被作者在以前的研究 17 中提出并验证的 计算程序。 

这些代码已经发展到用蒸汽鼓，强制循环和翅片管模拟交叉流水管锅炉的物理现 象。 

使用程序的简要说明如下。 

参考图 2，呈现出一个单压余热锅炉的典型的温度/热传输图，计算所需的数据是过 热器（SH）的出口蒸汽压力（P3s)，气体和蒸汽在 SH 出口截面处（ΔT 接近点：ΔTap） 和在省煤器出口截面处（ΔT 夹点：ΔTpp）的温差，省煤器的进水温度 (T1s )，柴油发 动机的质量流率和排气温度(Tgi  )。 

通过将稳态连续性方程和能量方程应用到省煤器、蒸发器和 SH，在余热锅炉出口截 面处的蒸汽质量流量和气体的温度（Tgo）都可以得到。 

 为了对上面给出的进行进一步详细地一般解释，表 5 显示了在模拟代码的第一部分

中被采用的热交换矩阵的方程组。特别是，下面的例子描述了图 1 中所示的原蒸汽设备 的热交换。 

在表 5 中，加粗的值是系统未知的。其余的变量是根据热源和运行参数作为输入通 过计算气体和蒸气的热物理量而得知的。 

MsEV 和 MsRELIQ，分别地，表明蒸汽流入蒸发器管的数量和在汽鼓中重新液化的蒸汽。 至于第一模拟代码的第二部分，也就是，其中涉及余热锅炉部件的设计，如图 3 所示的 是被认为是作为整体热交换热系数(Ke)的评价的管壁方案（串联传导和对流电阻）。 

这个系数的计算如下 

 各种各样的术语在附录 1 的‘符号’部分中被定义。据 Benvenuto 等人 14 报道，使

用努塞尔数和翅片管的相关性，对流换热系数被确定。对于每一个余热锅炉热交换器,， 对管道长度的评价是有必要的总热交换面积 (A)是通过一个热交换平衡方程来确定的 这是相对于气 - 壁之间热交换的，同时  这是相对于壁–蒸汽之间热交换。在这两个方程中，温差(ΔTg-w 和 ΔTw-s) 

 通过应用上述过程，结合连续性方程（方程（1））和能量方程（方程（2）），当估计值与计算值的差值小于 0。5%时，通过一个不断摸索的过程后趋于一致的余热锅炉设计 是有可能完成的。上面简要描述的计算过程可以容易地扩展到一个两个压力级别余热锅炉的情况。 

概述的设计过程通过经典的相关性同时考虑到管内压力损失（蒸汽侧）和管外压力 损失（气体侧）。WHR 设备的其他部件，例如蒸汽鼓，真空冷凝器，冷却水换热器和热水 箱（见图 1），都采用类似的方法设计。描述气体或汽轮机和泵的模型是基于稳态性能图 15 的使用的。 

第二种计算机代码已经发展到在设计负载条件下 14 模拟设备的性能。从设备部件的 设计数据（即热交换面，管段的壁厚，气和汽轮机的特性）出发，此代码考虑到来自发 动机废气和离开压缩机扫气的温差和质量流量，通过评估发生在余热锅炉各部件中的热 交换来确定稳态设备的性能。