Энергетический баланс судовых энергетических установок

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

 

Методические указания по выполнению раздела дипломного проектирования для студентов специальности

7. 07010402 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

дневной и заочной форм обучения

 

 

Керчь, 2012

 

УДК 629.5.064

 

Автор: Хачиков С.В. ст. преподаватель кафедры СЭУ КГМТУ

 

Рецензент: Попов В.В. ст. преподаватель кафедры СЭУ КГМТУ

 

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры СЭУ КГМТУ,

протокол № 3 от 26.10.2012 г.

 

Методические указания утверждены и рекомендованы к публикации на заседании методической комиссии морского факультета КГМТУ,

протокол № 6 от 06.12.2012 г.

 

© Керченский государственный морской технологический университет

Содержание

 

1 Основные теоретические сведения_______________________________
	1.1 Общее уравнение теплового баланса_________________________
	1.2 Уравнение теплового баланса для судовой энергетической установки_______________________________________________
	1.3 Тепловой баланс ДВС_____________________________________
	1.4 Тепловой баланс котлов___________________________________
	1.5 Тепловой баланс теплообменных аппаратов__________________
	1.6 Тепловые балансы агрегатированного вспомогательного оборудования____________________________________________
	1.7 Понятие энергетического баланса___________________________
	1.8 Энергетический баланс СЭУ_______________________________
2 Порядок расчета______________________________________________
	2.1 Общий порядок расчета___________________________________
	2.2 Определение расчетного режима и коэффициентов загрузки оборудования ___________________________________________
	2.3 Расчет и выполнение графической части _____________________
Литература ____________________________________________________

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Общее уравнение теплового баланса

Тепловой баланс – это равенство между располагаемой теплотой и суммой полезной работы и потерь. Располагаемая теплота – это теплота, произведенная в результате сгорания топлива или полученная от внешнего источника энергии.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

 

где

- располагаемая теплота;

- теплота, эквивалентная полезной работе;

- потери теплоты.

Тепловую эффективность работы оборудования принято оценивать коэффициентом полезного действия (КПД):

 

h_e =

 

Тепловой баланс ДВС

 

Тепловой баланс ДВС имеет вид:

 

или

 

где

- теплота, выделившаяся при сгорании топлива, кВт;

- расход топлива, кг/час;

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

- эффективная мощность двигателя – это мощность, измеряемая на выходном фланце коленчатого вала, для дизельредукторных агрегатов (ДРА) эффективная мощность измеряется на выходном фланце редуктора, кВт;

- сумма потерь теплоты, раздельно для каждого вида потерь, кВт.

Двигатели внутреннего сгорания относятся к числу наиболее экономичных двигателей. КПД лучших образцов ДВС достигает 50—51 %, однако и в них теряется значительное количество теп­лоты: около 30—40 % с выпускными газами, 10—20 % с охлаждающими средами (вода, масло).

На рисунке 1 представлена типовая диаграмма теплового ба­ланса судовых ДВС. Все потоки энергии выражены в процентах, причем за 100 % принята химическая энергия сжигаемого топлива q_т.

 

 

Рисунок 1 — Типовая диаграмма теплового баланса судовых ДВС

 

Полезная работа — q_пол характеризуется эффективным КПД двигателя – η_{е .}

К потерям энергии относятся: q_н — теплота, рас­сеиваемая двигателем в окружающую среду и неучтенные потери; q_M — теплота, отводимая с охлаждающим маслом; q_вод — теплота, отводимая от двигателя с охлаждающей водой; q_в — теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе турбонагнетателя, данный вид потерь имеет существенное значение и учитывается при высоких степенях наддува; q_вг — теплота, отводимая с выпускными газами двигателя.

Большие значения КПД – для ДВС большей мощности, меньшие для ДВС небольшой мощности. При мощности ДВС менее 200 кВт, нижнее значение КПД может уменьшиться на 5%.

Анализируя диаграмму можно сделать несколько выводов:

1 Наибольшие потери – это потери с выхлопными газами, далее, по степени убывания, идут потери с охлаждающей водой, потери теплоты, отбираемые от воздуха в воздухоохладителе турбонагнетателя, потери теплоты, отводимые с охлаждающим маслом, потери теплоты, рас­сеиваемые двигателем в окружающую среду и прочие неучтенные потери.

2 Наибольшие потери – это потери с выхлопными газами, далее, по степени убывания, идут потери с охлаждающей водой, потери теплоты, отбираемые от воздуха в воздухоохладителе турбонагнетателя, потери теплоты, отводимые с охлаждающим маслом, потери теплоты, рас­сеиваемые двигателем в окружающую среду и прочие неучтенные потери.

3 Тепловой баланс дизеля зависит от его типа. При этом принята следующая классификация дизелей по частоте вращения n об/мин:

Малооборотные дизеля (МОД) n = 90…300 об/мин;

среднеоборотные дизеля (СОД) n = 300…1000 об/мин;

высокооборотные дизеля (ВОД) n≥ 1000 об/мин.

4 Наибольший КПД и соответственно наименьший удельный расход топлива, у МОД, наибольший – у ВОД.

Энергетический баланс СЭУ

 

Энергетический баланс СЭУ состоит из трех составных частей, в соответствии с составом СЭУ.

В этом случае рассматриваются:

- баланс пропульсивной установки, в которой основным источником энергии является главный двигатель, потребителем - корпус судна, движущийся с определенной скоростью;

- баланс судовой электростанции, в которой основным источником энергии является генератор, получающий привод от вспомогательного двигателя. Промежуточным потребителем является главный распределительный щит (ГРЩ);

- баланс вспомогательной энергетической установки, которая вырабатывает несколько видов энергии, имеет соответствующее количество источников энергии. Это: котлы, водоопреснительные установки, компрессоры и т.п.

 

 

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

 

Общий порядок расчета

Расчет энергетического баланса СЭУ проводится в два этапа:

- определение расчетного режима и коэффициентов загрузки оборудования;

- расчет и выполнение графической части.

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

 

Методические указания по выполнению раздела дипломного проектирования для студентов специальности

7. 07010402 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

дневной и заочной форм обучения

 

 

Керчь, 2012

 

УДК 629.5.064

 

Автор: Хачиков С.В. ст. преподаватель кафедры СЭУ КГМТУ

 

Рецензент: Попов В.В. ст. преподаватель кафедры СЭУ КГМТУ

 

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры СЭУ КГМТУ,

протокол № 3 от 26.10.2012 г.

 

Методические указания утверждены и рекомендованы к публикации на заседании методической комиссии морского факультета КГМТУ,

протокол № 6 от 06.12.2012 г.

 

© Керченский государственный морской технологический университет

Содержание

 

1 Основные теоретические сведения_______________________________
	1.1 Общее уравнение теплового баланса_________________________
	1.2 Уравнение теплового баланса для судовой энергетической установки_______________________________________________
	1.3 Тепловой баланс ДВС_____________________________________
	1.4 Тепловой баланс котлов___________________________________
	1.5 Тепловой баланс теплообменных аппаратов__________________
	1.6 Тепловые балансы агрегатированного вспомогательного оборудования____________________________________________
	1.7 Понятие энергетического баланса___________________________
	1.8 Энергетический баланс СЭУ_______________________________
2 Порядок расчета______________________________________________
	2.1 Общий порядок расчета___________________________________
	2.2 Определение расчетного режима и коэффициентов загрузки оборудования ___________________________________________
	2.3 Расчет и выполнение графической части _____________________
Литература ____________________________________________________