Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
АСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕДоля номинальной эффективной мощности б10,90,80,60,40,3Долевая эффективная мощность Ре, кВт1109988664433Адаптивная поправка к КПД на дол. режиме Dhе00,020,01-0,03-0,08-0,12Эффективный КПД на долевом режиме hд0,3620,3620,3500,3140,2620,224Удельный расход топлива beе, кг/ (кВтч) 0,2340,2340,2420,2700,3230,378Часовой расход топлива Вде, кг/ч25,723,221,317,814,212,5Среднее эффективное давление Рме, МПа0,5240,4720,4190,3140,2100,157
среднее эффективное давление на режиме
По результатам расчетов строим графики изменения показателей вспомогательных двигателей при их работе по нагрузочной характеристике, рис.3.1 По графику находим наиболее экономичный режим работы (bед = bедmin = 0,234 кг/ (кВтч)) и графически определяем значения параметров на этом режиме: Рме = 0,472 МПа; Вде = 23,2 кг/ч; hд = 0,362; Рд = 99 кВт.
Рис.3.1 Изменение параметров дизель-генератора при работе по нагрузочной характеристике
3.3 Расчет судовой котельной установки
Для обоснования схемы теплоснабжения судна предварительно определяется потребность в этом виде энергии на ходовом режиме. Наиболее распространенными источниками теплоты на речных судах являются вспомогательные котельные установки. Для удовлетворения потребности в теплоте в ходовом режиме на судах с главными двигателями мощностью более 200 кВт, как правило, устанавливаются водогрейные или утилизационные котлы, использующие теплоту выпускных газов главных двигателей. Потребность судна в теплоте на стоянках удовлетворяется автономными котлами, работающими на жидком топливе. Сорт топлива, используемого автономными котлами и главными двигателями, обычно одинаков.
На судне проекта Р18А система водяного отопления включает в себя водогрейный вспомогательный котел КОАВ-200 и два водогрейных газотрубных утилизационных котла КАУ-6.
Расход теплоты на отопление помещений определяется по уравнению
от = 25100 + 63 Ру = 25100 + 63 883 = 80792 кДж/ч.
Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды находим по формуле
сб = nэк (qвм + qвп) = 21 (1880 + 400) = 47880 кДж/ч,
где qвм - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды, qвм = 1880 кДж/ (чел. ч.) [3, 4]; qвп - удельный расход теплоты на приготовление кипяченой питьевой воды qвп = 400 кДж/ (чел. ч.) [3, 4].
Расход теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды [3, 4]
пт = 0,15 (Qот + Qсб) = 0,15 (80792 + 47880) = 19301 кДж/ч.
Для подсчета общего количества теплоты, потребной на судне составляем табл.3.3.
Количество теплоты, фактически потребляемой на судне в ходу подсчитываем по формуле
х = 1,1 кох SQох = 1,1 0,9 118378 = 117195 кДж/ч,
где кох - коэффициент одновременности, принимаем равным кох = 0,9.
Количество теплоты, фактически потребляемой на судне на стоянке подсчитываем по формуле
с = 1,1 кос SQос = 1,1 0,8 114518 = 100776 кДж/ч,
где кос - коэффициент одновременности, принимаем равным кос = 0,8.
Таблица 3.3
Расчет количества теплоты, фактически потребляемой на судне
Потребители теплотыРасчетный расход теплоты Q, кДж/чРежимы работы суднаХодовойСтояночныйКоэффициент загрузки kзхПотребное количество теплоты Qох, кДж/чКоэффициент загрузки kзсПотребное количество теплоты Qос, кДж/чОтопление807920,8646340,864634Санитарно-бытовые нужды478800,8383040,838304Технические нужды193010,8154410,611581ИтогоSQох = 118378SQос = 114518Количество фактически потребляемой теплотыQх = 117195Qс = 100776
Для удовлетворения этих потребностей на ходовом режиме подойдет один водогрейный газотрубный утилизационный котел КАУ-6 теплопроизводительностью 302400 кДж/ч (второй котел - в резерве). На режиме стоянки - водогрейный автономный котел КОАВ-200.
Автоматизированный котельный агрегат КОАВ-200 имеет характеристики: котел водогрейный огнетрубный, с горизонтальным расположением жаровой трубы; теплопроизводительность - 232,6 кВт; поверхность нагрева - 7,0 м2; давление 0,18 МПа; расход топлива 21 кг/ч; масса без воды - 1150 кг.
Утилизационный котел - глушитель КАУ-6 имеет характеристики:
теплопроизводительность - 302400 кДж/ч; поверхность нагрева - 6,0 м2; масса с водой - 770 кг.
3.4 Выбор оптимальной схемы теплоэлектроснабжения
Для выбора схемы обеспечения судна тепло - и электроэнергией рассчитаем значения эффективного КПД hеу по формуле (1) при возможных вариантах снабжения судна этими видами энергии.
(1)
где Рв и Реb - мощность валогенератора и дизель-генератора, кВт; e и beb - удельные эффективные расходы главного и вспомогательного двигателей, кг/ (кВтч);
hк - КПД вспомогательного автономного котла, принимаем hк = 0,8; хв, хb, хк, ху - количество работающих в ходовом режиме валогенераторов, дизель-генераторов, автономных котлов и утилизационных котлов; к, Qу - теплопроизводительность вспомогательного автономного и утилизационного котла, соответственно.
Результаты расчетов сведены в табл.3.4.
Таблица 3.4
Режимы и схемы тепло- и электроснабжения
№Схема тепло - и электрообеспечения суднаЗначенияhеухbхк ху1ДГ + УК1010,38022ДГ + УК2010,33932ДГ + 2УК2020,3504ДГ + АК1100,3315ДГ + АК1100,33162ДГ + АК2100,300
Принятые обозначения: ДГ - дизель-генератор; АК - автономный котел; УК - утилизационный котел
Анализ данных табл.3.4 показывает, что наибольшим значениями эффективного КПД при одновременном обеспечении судна тепло - и электроэнергией обладает вариант работы 1.
4. Модернизация систем обслуживающих СЭУ
Для обеспечения нормальной работы двигатели (главные и вспомогательные) и котельные установка СЭУ обору?/p>