Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?рбины. При этом избыточная мощность турбины может передаваться на винт. Экономия топлива достигается также за счет регулирования частоты вращения охлаждающих насосов и использования воды, охлаждающей ГД, для обогрева помещений. Генератор может приводиться в действие как от утилизационной турбины, так и от редуктора ГД.
Рис.5.5 Схема СГУТ SSG-Mark II фирмы "Исикавадзима Харима Индастриз":
- редуктор; 2 - генератор; 3 - турбина; 4 - УК; 5, 6, 7 - сепараторы пара, соответственно низкого, среднего и высокого давлений; 8 - ВТС; 9 - низкотемпературная секция воздухоохладителя; 10 - цистерна забортной воды; 11 - циркуляционный насос; 12 - утилизационный опреснитель; 13 - кондиционер; 14 - турбонагнетатель; 15 - ГД
5.2 Оценка возможности использования теплоты отработавших газов
Расчеты выполняем согласно [10, 11].
. Исходные данные.
1.1 На судне проекта Р18А после модернизации СЭУ было установлено два главных двигателя 6ЧРН30/38 ОАО "Коломенский завод" номинальной мощностью по 442 кВт, частота вращения номинальная n = 330 мин-1.
.2 Сорт топлива - моторное.
.3 Параметры двигателей на номинальном режиме работы: удельный расход топлива 0, 204 кг/ (кВтч), температура выпускных газов 360С, коэффициент избытка воздуха 2,70.
. Расчет количества теплоты, уносимого выпускными газами, и которое может быть принято утилизационным котлом (УК).
.1 Расчет выполняется для одного двигателя и приводится в табл.5.1.
Таблица 5.1
Расчет количества теплоты, уносимой выпускными газами, и количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом
Обозна-ченияГрафик, таблица, формулаОпределяемый параметрНагрузка в % от номинальной2550751001234567-Мощность дизеля эффективная, кВт110,5221,0331,5442Из [10, табл.4] для двигателя с наддувом работающего по винтовой характеристике
Удельный эффективный расход топлива, кг/ (кВтч) 0,2400,2160, 2070, 204 [10, формула (23)]
Часовой расход топлива, кг/ч26,547,768,690,1Из [10, табл.3] для двигателя с наддувом работающего по винтовой характеристике
Температура выпускных газов, С200260312360Из [10, табл.3] для двигателя с наддувом работающего по винтовой характеристике
Суммарный коэффициент избытка воздуха5, 203,863,162,70 [10, формула (6)]
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг14,3614,3614,3614,36 [2, табл.4] Температура воздуха при входе в цилиндр, С55555555Из [10, рис.1, рис.10] Средняя удельная массовая теплоемкость продуктов сгорания, кДж/ (кгК) 1,051,0551,0651,07Из [10, рис.1, рис.10] Средняя удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/ (кгК) 1,0051,0051,0051,005 [10, формула (8)]
Низшая теплота сгорания моторного топлива, кДж/кг40614406144061440614 [10, формула (5)]
Относительное количество теплоты выпускных газов, которое частично может быть использовано в схеме утилизации0,2890,3060,3190,324 10-3 [10, формула (7)]
Абсолютное количество теплоты выпускных газов на долевом режиме, кДж/ч3115938881185 [1, табл.5, формула (11)]
Точка росы, С118118118118Принимается по рекомендациям [10] Разность между температурами стенки и выпускных газов, С25252525Температура выпускных газов за УК, С143143143143ПринимаемРасчетная температура газов за УК, С150150150150ПринимаемСнижение температуры выпускных газов в газовом канале перед УК, С10101010Расчетная температура выпускных газов перед УК, С190250302349 [10, формула (15)]
Действительный коэффициент использования теплоты выпускных газов0, 2090,4000,5040,571 10-3 [10, формула (16)]
Количество теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом, кДж/ч64,8237,4447,5676,1
По результатам расчета, приведенного в табл.5.1, строятся графические зависимости и (рис.5.6), которые используются при выборе УК и схемы утилизации.
Полученное в п.3.3 количество теплоты необходимое для обеспечения работы судовых потребителей теплоты (приходящееся на один двигатель) откладываем на рис.5.6 в виде прямой горизонтальной линии (пунктиром). Анализ режимов работы энергетической установки теплохода показывает, что потребности в тепловой энергии могут быть удовлетворены за счет утилизации теплоты даже одного главного двигателя на режимах работы с 50% от , таким образом, на этих режимах СУТ является избыточной. Однако, следует отметить, что низкая температура выпускных газов при нагрузке двигателя ниже 50%, из-за большого значения коэффициента продувки, делает невозможным обеспечить работу утилизационного котла.
Согласно [10] УК подбирается из стандартных котлов или рассчитывается специально для проектируемого судна. При этом даны следующие рекомендации. В качестве котельных установок, обслуживающих системы теплоснабжения на сухогрузных и буксирных судах оправдано применение вертикальных газотрубных УК, простых по конструкции и удобных в эксплуатации. Количество УК, установленных на судне, как правило, должно быть равно числу главных двигателей. При выборе конструкции котла необходимо учитывать величину сопротивления газового тракта котла. Обычно в технических условиях на поставку предприятие-изготовитель указывает допустимое сопротивление после двигателя, при котором гарантируется нормальная его работа с номинальной мощностью.
Рис.5.6 Зависимость количества теплоты выпускных газов на долевом режиме и количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом, от эффективной мощности двигателя
Учитывая изложенное выше считаем, что на судне проекта Р18А должен быть установлен один водогрейный УК, при этом максимальное количество теплоты, которое может быть утилизировано УК (н