Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
а режиме 100%Ne) составляет 676100 кДж/ч или 676100/3600 = 188 кВт. Аналогично определяем теплопроизводительность для остальных режимов работы главного двигателя (ГД). Расчет сводим в табл.5.2.
Теперь по [10, табл.3, приложение 1] находим такой водогрейный УК который будет обеспечен практически полной загрузкой на большинстве режимов работы ГД (до режима 50% от Ne). Такую теплопроизводительность имеет автоматизированный водогрейный котел марки КАУ-6 имеющий следующие характеристики: теплопроизводительность - 7383,5 кВт; поверхность нагрева - 6 м2, сопротивление газового тракта - 650 Па; масса - 778 кг (в объеме поставки) и 110 кг (воды в котле).
Таблица 5.2
Возможная теплопроизводительность УК в зависимости от количества теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом, при работе главных двигателей на долевых режимах
Нагрузка ГД в % от номинальной255075100Количество теплоты, которое может быть принято утилизационным котлом, кДж/ч64800237400447500676100Теплопроизводительность, кВт1866124188
Структурно-функциональная схема системы утилизации теплоты (СУТ) выпускных газов с водогрейным УК представлена на рис.5.7.
Рис.5.7 Структурно-функциональная схема СУТ выпускных газов с водогрейным УК: 1 - водогрейный УК; 2 - расширительный бак; 3 - делитель; 4 - сборный бак; 5 - питательный насос; 6 - циркуляционный насос; 7 - вспомогательный автономный водогрейный котел (ВК)
При работе СУТ питание УК осуществляется с помощью циркуляционного насоса, берущего воду из сборного бака. Горячая вода от УК поступает на делитель и расходуется в тепловых потребителях различного назначения. Подпитка водой осуществляется из расширительного бака. Схема предусматривает параллельную с УК работу ВК, который получает воду из сборного бака при помощи питательных насосов. Система может предусматривать подачу горячей воды к подогревателям топлива двигателей, питьевой и мытьевой воды, водяное отопление помещений и другие потребители.
В результате выполнения работы установлено, что главные судовые двигатели 6ЧНР30/38 номинальной мощностью 442 кВт при частоте вращения n = 330 мин-1 обладают значительным тепловым потенциалом выпускных газов. Это позволяет использовать для подогрева воды на ходу судна проекта Р18А водогрейный утилизационный котел типа КАУ-6, который будет работать на полную теплопроизводительность на долевых режимах работы главного двигателя до 50% -й нагрузки ГД. При этом он полностью обеспечивает потребности в тепле всех судовых потребителей (без ограничения). СУТ является избыточной.
5.3 Оценка возможности использования тепловых аккумуляторов
Под тепловым аккумулированием теплоты понимают физические и химические процессы, посредством которых происходит накопление теплоты, в тепловых аккумуляторах. Аккумулирование теплоты является промежуточным этапом между ее производством и потреблением, целесообразность которого определяется, прежде всего, характеристиками источника и потребителя.
В настоящее время известны следующие способы аккумулирования теплоты:
а) аккумулирование явной теплоты;
б) аккумулирование скрытой теплоты фазовых переходов;
в) химическое аккумулирование теплоты.
Аккумулирование явной теплоты осуществляется за счет использования теплоемкости твердого или жидкого теплоаккумулирующего материала при его нагревании. Данный способ аккумулирования наиболее распространен и широко применяется в энергетике, промышленности, на железнодорожном транспорте. Это связано главным образом с использованием недорогих природных теплоаккумуляционных материалов и простых проверенных технических решений.
Второй способ аккумулирования теплоты осуществляется за счет использования скрытых теплот обратимых фазовых превращений, например плавления-кристаллизация, возгонка-сублимация или испарение-конденсация. К достоинствам аккумулирования теплоты фазового перехода плавление-кристаллизация можно отнести обеспечение высокой плотности запасаемой энергии при использовании небольших перепадов температур, а так же возможность получения постоянной температуры теплоносителя на выходе из теплоаккумуляторов фазового перехода и создание относительно низких давлений в теплоаккумулирующем объеме аккумулятора.
Третий способ - химическое аккумулирование теплоты осуществляется за счет использования энергии обратимых реакций. В этом случае теплота трансформируется в химическую энергию. Достоинствами химического аккумулирования теплоты являются долгосрочность ее хранения без потерь, способность воспроизводства запасенной теплоты при температурах выше начальной и возможность транспортировки продуктов реакции с последующим высвобождением теплоты в требуемом месте. Тепловые аккумуляторы, реализующие данный способ аккумулирования в основном применимы в составе энергоустановок небольшой мощности и требуют сложных конструктивных решений.
Суть предлагаемой концепции состоит в том, что отходящая теплота отработавших газов и охлаждающей жидкости дизелей не только утилизируется, но и аккумулируется в специальных устройствах - тепловых аккумуляторах - с целью его дальнейшего использования. Данное тепло может быть использовано для решения проблемы предпусковой тепловой подготовки двигателя, так же для обогрева кают экипажа при низких температурах окружающего воздуха. Для этих целей следует использовать теплоаккумулятор фазового перехода. Кроме того, теплоаккумулятор фазового пер