船舶主柴油机只能利用所用燃料50％左右的能量，其余的能量通过排气、扫气冷却、缸套水冷却等方式散失到环境。近年来能源价格的持续上涨和全球温度的上升促使开发先进的船舶主机余热利用系统以达到节能减排的目的。余热回收系统可以提高船舶能量利用效率，并减少 CO2排放，满足国际海事组织 IMO制定的日益严格的EEDI标准。火用分析方法可以有效地评估和改进船舶余热回收系统。　　本文应用基于热力学第二定律的火用分析方法研究船用柴油机废气所含能量的品质和数量。通过对船用柴油机在不同负荷(不同运行工况)下余热回收系统进行详细的火用分析研究，建立了整个系统和各个部件的火用模型以确定最大火用损失的位置，依此优化系统设计，提高系统性能。同时，本文研究了环境温度和流量对火用损率及火用效率的影响。　　利用火用分析方法，本文对三种不同的余热利用系统中各个部件在不同环境温度和不同主机负荷下的火用及火用利用进行了完整的研究。通过对系统各个部件和整个系统建立火用平衡，并建立三种余热利用系统的火用模型，确定了可用能(火用)的最大数值、实际的火用损失及火用损失的位置。火用分析方法同时确定了导致系统效率降低的不可逆损失的分布。　　本文研究表明，在三种不同的余热回收系统中锅炉是火用损失的最主要设备，其不可逆损失占整个系统不可逆损失的31~52%，其次是蒸汽轮机和动力涡轮，分别占13.5~27.5%和5.5~15%。环境温度也会影响火用损率，在较高的环境温度下系统各个部件火用效率较低。论文研究表明，三种余热利用系统中，第一种余热利用系统火用效率最高，第三种余热利用系统火用效率最低；第二种余热利用系统使用的三种有机工质中，系统使用R236fa具有最高的火用效率。