能源问题越来越受到关注。石油价格持续攀升,而石油燃料是船舶运行的主要能量来源,其高能耗的工作过程势必会增加船舶运输成本,因此降低船舶耗能是亟需解决的课题。在此现状下,考虑船舶柴油机烟气的特点,本文利用有机朗肯循环对船舶柴油机烟气的余热进行回收利用,设计了一套船舶烟气驱动的有机朗肯循环的余热回收系统,结合理论分析与实际工况,建立其热力学模型,对其进行系统性能分析以及优化设计。本文首先对国内外的余热回收技术以及船舶余热的回收利用技术的研究现状分别进行了简述,对现有的研究工作进行了分析与讨论。然后,对滚装船柴油机烟气参数进行运行实测,继而做了热力平衡计算,并分析烟气成分以及其热能特性。设计船舶烟气驱动的有机朗肯循环余热回收系统,考虑冷却水的循环功耗,建立系统的热力学模型,分析系统的蒸发温度、冷凝温度以及膨胀机膨胀比对系统性能的影响。系统的热效率和?效率随蒸发温度的上升先增大再减小,而不可逆损失则先减小再增大。在膨胀比一定时,系统存在最佳的蒸发温度。在蒸发温度一定的情况下,热效率和?效率随着膨胀比的增大而提高,不可逆损失有相反的变化;冷凝温度的提高会降低系统的热效率和?效率。通过对?效率和经济性能指标的多目标优化得出综合评价指标。以经济性目标函数和综合评价函数确定的最佳冷凝温度不同,通过分析,以综合评价函数为优化目标时可以确定最佳冷凝温度。横向分析R123、R141b、R245fa、R245ca、R600a和cyclohexane 6种工质,以cyclohexane和R141b为工质,系统有较优的经济性能和综合性能,多评价指标综合分析,R141b是船舶烟气驱动的有机朗肯循环的最优工质。最后,以R141b为工质,设计了一套船舶烟气驱动有机朗肯循环的系统。对循环系统的关键部件蒸发器、冷凝器进行了设计计算,并且通过参数的计算,对以螺杆机作为膨胀机做功装置进行了初步的计算,得出了螺杆膨胀机的相关设计参数。