Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
на поверхности изоляции, не превышающую 45С.
Рис.4.5 Принципиальная схема системы газовыпуска
Площадь сечения газовыпускного трубопровода Fт, м2, определяем по формуле
где ge - удельный расход топлива, ge = 0, 204 кг/ (кВтч); Ne - мощность двигателя на номинальном режиме, Ne = 442 кВт; a - суммарный коэффициент избытка воздуха, принимаем для главных дизелей a = 1,95; L0 - теоретически необходимое количество воздуха, кг, для сжигания 1 кг топлива, принимаем L0 = 14,33 кг/кг; Rг - газовая постоянная, для продуктов сгорания принимаем Rг = 0,287 кДж/ (кгград); Т - температура выпускных газов за дизелем, принимаем Т = 600 К; сг - допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаем для четырехтактных дизелей равной 30 м/с; р - допустимое давление в трубопроводе, принимаем р = 1,03102 кПа. Тогда
м2.
Ориентировочный внутренний диаметр
Для вспомогательного котла также производим расчет.
Площадь сечения газовыпускных трубопроводов Fт в м2 определяется:
т = В (?L0+1) RТ / (3600 vт рт) = 21 (1,2514,33+1) 0,287550 / (360020 1,03102) = 0,009 м2,
где В - часовой расход топлива автономным котлом, кг/ч, из таблицы 2, В = 21 кг/ч;
? - коэффициент избытка воздуха, принимаем равным для автономного котла ? = 1,25;
Т - температуры выпускных газов, принимаем равной за автономным котлом Т = 550 К;т - допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаем равной для автономного котла vт = 20 м/с;
рт - допустимое давление в трубопроводе, принимаем равным 1,03102 кПа.
Ориентировочный внутренний диаметр
5. Разработка мероприятий по повышению энергетической эффективности сэу и комплектующего оборудования
5.1 Оценка возможности использования теплоты охлаждающей воды
Внешний тепловой баланс двигателя дает картину распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, по статьям расходования. В расчете на 1 кг сжигаемого топлива с теплотой сгорания , кДж/кг, тепловой баланс записывается в виде
,
где - теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя; - теплота, уносимая из двигателя с выпускными газами; - теплота, уносимая из двигателя пресной водой; - теплота, уносимая из двигателя маслом; - теплота, отводимая от наддувочного воздуха в воздухоохладителе; - остаточный член теплового баланса.
Наиболее просто поддается утилизации теплота выпускных газов, имеющих достаточно высокий температурный уровень ( ? 330520С). Эта теплота используется в утилизационных парогенераторах и водогрейных котлах для производства пара с давлением 0,31,5 МПа или горячей воды.
Из всей теплоты , уносимой из двигателя охлаждающими жидкостями, наиболее часто пригодна к утилизации теплота пресной воды . Повышение степени наддува современных двигателей делает возможным использовать теплоту для подогрева питательной воды УК, топлива в расходной цистерне, топлива в танках, воздуха систем кондиционирования. В этом случае необходим также конечный охладитель, охлаждаемый забортной водой и гарантирующий постоянство температуры охлаждающей воды перед входом в охладитель надувочного воздуха, а сам охладитель выполняется многосекционным. Использование в утилизационных устройствах теплоты нерационально в связи с малой величиной этих потерь и низким температурным уровнем теплоносителей.
Теплота, уносимая из двигателя с пресной водой, из-за низкой температуры используется в настоящее время в основном в вакуумных утилизационных испарительных установках для получения дистиллята. Однако возможная производительность утилизационных опреснительных установок намного превышает потребности в дистилляте на транспортных теплоходах. В перспективе более интенсивная утилизация теплоты охлаждающей воды может быть достигнута следующими путями: повышением температуры охлаждающей воды в двигателе (применением высокотемпературного охлаждения; более широким использованием теплоты охлаждающей воды для получения холода (применением утилизационных холодильных установок); применением утилизационных турбин, работающих на паре низкокипящих рабочих веществ (фреонов, бутана, изопентана и др.); использованием воды из системы высокотемпературного охлаждения двигателя в циркуляционном контуре утилизационного парогенератора.
На судах с дизельной - самой экономичной - установкой в полезный упор движителя преобразуется не более 30% теплоты топлива, расходуемого дизельной установкой (ДУ). Для повышения экономичности современных ДУ в них предусматривается глубокая утилизация теплоты отходящих газов и охлаждающей воды главного дизеля. На рис.5.1 показана схема такой ДУ. Из нее видно, что теплота отработавших газов дизеля частично используется в утилизационном парогенераторе для производства пара, предназначенного для работы турбогенератора, а тепло охлаждающей дизель воды - для работы опреснителя, обеспечивающего судно пресной водой.
На ходовом режиме при полном исключении из работы дизель-генераторов глубокая утилизация тепла позволяет на 8-10% сократить общий расход топлива на установку.
Рис 5.1 Схема глубокой утилизации тепла ДУ с МОД:
- главный двигатель; 2 - опреснитель; 3 - циркуляционный насос пресной воды; 4 - охладитель пресной воды; 5 - утилизационный парогенератор; 6 - газотурбонагнетатель; 7 - пар на судовые нужды; 8 - паровая турбина; 9 - редуктор; 10 - генератор; 11 - конденсатор; 12 - конденсатн?/p>