船舶作为全球运输业主要的交通方式之一,其能耗大、污染物排放严重。柴油机尤其是高性能的低速机是船舶最主要的原动机,船用低速机排气温度已降到250℃左右,属于低温余热,选用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)对其进行回收利用可获得较高的经济性和热效率。膨胀机作为ORC系统中的做功部件,其性能对整个余热回收系统性能影响巨大,对膨胀机进行研究具有十分重要的意义。本文具体工作如下:ORC系统工作过程计算。给出了ORC系统各状态热力参数及各过程量的计算方法,通过具体算例,考察了加装内部回热器的ORC系统与简单ORC系统相比所具有的优点:加装内部回热器可减少系统?损失。活塞膨胀机结构设计和动力学分析。给出活塞膨胀机结构参数和运行参数的计算方法,并对新型运动件组合活塞-斜盘-主轴机构进行运动学和受力分析。明确了膨胀机设计方法并考察了斜盘式活塞膨胀机运转的均匀性、平衡性和稳定性。计算和分析验证了斜盘式活塞膨胀机方案适用于船舶余热利用ORC系统。活塞膨胀机仿真和性能分析。利用GT-power软件搭建膨胀机一维模型,分析了几何参数和配气机构相关参数对膨胀机性能的影响。对几何参数影响的分析可为膨胀机初步设计提供一定的指导。优化配气机构可使膨胀机性能得到优化。ORC系统工作过程仿真。利用GT-suite搭建ORC系统模型,经验证,各部件模型有较高的准确性。随后,将各模型连接构成ORC系统仿真模型,模拟了系统的工作过程。仿真结果表明入口参数对O RC系统性能有重要影响。