船舶是一个巨大的能耗体,随着航运业的不断发展,船舶行业的能源消耗量逐年攀升,加剧了全球环境恶化和能源危机,危及人类赖以生存的环境。为此,国际海事组织(IMO)对船舶节能减排提出了更严格的技术要求。2015年实施的新船能效设计指数(EEDI)从碳排放的角度限制船舶能耗。因此,必须深入研究船舶能效问题,挖掘船舶方面可以用的余热能量。温差发电技术运用热电转换材料能直接将热能转换成电能,具有无运动部件、结构简单,寿命长,绿色环保等优点,已在余热回收方面发挥了巨大作用。本文基于温差发电原理,利用板式热管技术,对船舶柴油机缸套水余热利用进行研究,主要完成如下工作:(1)根据Wartsila4L20船用柴油机缸套水状态参数,设计了一种板式热管温差发电系统;(2)结合所设计的系统,对温差发电系统的工作性能参数进行理论计算,包括最大输出功率和热电转换效率。探讨了冷源温度、热流体流量和模块中发电片数量对系统工作性能的影响;(3)搭建实验台,实验研究系统输出功率和热电转换效率与热流体流量、冷源温度、负载电阻之间的关系,并与理论计算结果进行对比。通过上述研究工作可以得出以下几点结论:(1)当模块中发电片数量由4块增加到16块后,最大输出功率变为原来的2.32倍,就成本和结构复杂性而言,增加模块中发电片数量更有利;(2)热流体流量从5L/min增加到9L/min时,每增加1L/min,系统输出功率增幅1.3%;而冷源温度从25°℃增加到40°℃时,每增加3°℃,系统输出功率减小10%;后者变化较前者明显,说明温差是影响系统热电输出性能的主要因素;(3)本文设计的温差发电系统,在冷源温度为25°℃,集热器平均入口温度为88.42°℃,热流体流量为9L/min时,最大输出功率27.68W,热电转换效率为 3.98%。(4)若根据本文所设计系统的性能回收利用Wartsila 4L20船用柴油机缸套水的余热,最大输出功率可达6965W。