Порядок расчета энергетического баланса СЭУ

Цель расчета – составление балансов

ГД, ВД, ВК и СЭУ в целом

Согласно варианту, который определяется 2-мя последними цифрами зачетной книжки по табл.8 выбирается марка и количество главных и вспомогательных двигателей (ГД и ВД), вспомогательного котла (ВК) затем по табл.9 выбирается загрузка оборудования.

Заполняются табл.1 «Параметры главного двигателя», табл.2 «Параметры вспомогательного двигателя» и табл.3 «Параметры вспомогательного котла» в части исходных данных.

По варианту, исходя табл. 8, выбирается вариант утилизации тепла ГД: выхлопных газов – утилизационный котел (УК) или охлаждающей воды –водоопреснительная установка (ВОУ).

Проводится расчет теплового баланса главных двигателей — заполняется табл.1 в части расчетные данные.

Проводится расчет теплового баланса вспомогательных двигателей — заполняется табл.2 в части расчетные данные.

Проводится расчет теплового баланса вспомогательных котлов — заполняется табл.3 в части расчетные данные.

Проводится расчет теплового баланса СЭУ в целом.

Производится построение диаграмм рассчитанных тепловых балансов оборудования и теплового баланса СЭУ в целом. При этом для главных двигателей диаграмма строится с учетом утилизации тепла.

Отчет выполняется на стандартных листах формата А4, рамка обязательна. Балансы изображаются на отдельных листах.

Отчет должен содержать, и листы должны быть разложены в следующем порядке:

1. Титульный лист, № зачетной книжки обязателен.

2. Таблица «Диаграмма теплового баланса ГД».

3. Диаграмма теплового баланса ГД см. рисунок 8. На диаграмме указывается только оборудование, которое установлено согласно варианту утилизации тепла ГД. Например, если утилизируется тепло системы охлаждения, то показывается только водоопреснительная установка ВОУ, а УК не показывается. Если двигатель без наддува, то турбонагнетатель не показывается. На диаграммах проставляется только обозначение и % значение показателей. Их величину (в кВт) допускается не показывать.

4. Таблица «Диаграмма теплового баланса ВД».

5. Диаграмма теплового баланса ВД см. рисунок 8. На диаграмме указывается только турбонагнетатель, если он установлен. Согласно заданию оборудование для утилизации тепла ВД не устанавливается и на диаграмме не показывается.

6. Таблица «Диаграмма теплового баланса ВК».

7. Диаграмма теплового баланса ВК см. рисунок 2.

8. Таблица «Диаграмма теплового баланса СЭУ».

9. Диаграмма теплового баланса СЭУ см. рисунок 9.

10. Таблица 5. Расчеты тепловых балансов оборудования в порядке их выполнения.

 

Таблица 1. Параметры главного двигателя

№	Параметр, размерность	Обозна-чение	Численное значение
Исходные данные
	Заводская маркировка		-
	Маркировка по ГОСТ		-
	Расшифровка маркировки по ГОСТ
	Тип ДВС
	Номинальная эффективная мощность, кВт
	Номинальная частота вращения, об/мин	nном
	Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч
	Загрузка на расчетном режиме, %	kреж
Расчетные данные
	Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%
	Полезно используемое тепло, кВт/%
	Потери:
	- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%	qвг
	- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%	qвод
	- теплота, отводимая с охлаждающим маслом, кВт/%	qM
	- теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе, в случае установки турбонагнетателя, кВт/%	qв
	- теплота, рас­сеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%	qн

 

 

Таблица 2. Параметры вспомогательного двигателя

№	Параметр, размерность	Обозна-чение	Численное значение
Исходные данные
	Заводская маркировка		-
	Маркировка по ГОСТ		-
	Расшифровка маркировки по ГОСТ
	Тип ДВС
	Номинальная эффективная мощность, кВт
	Номинальная частота вращения, об/мин	nном
	Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч
	Загрузка на расчетном режиме, %	kреж
Расчетные данные
	Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%
	Полезно используемое тепло, кВт/%
	Потери:
	- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%	вг
	- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%	вод
	- теплота, отводимая с охлаждающим маслом, кВт/%	M
	- теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе, в случае установки турбонагнетателя, кВт/%	в
	- теплота, рассеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%	н

 

Таблица 3. Параметры вспомогательного котла (ВК)

№	Параметр, размерность	Обозна-чение	Численное значение
Исходные данные
	Заводская маркировка
	Тип ВК
	Номинальная паропроизводительность, кг/ч
	Номинальный КПД
	Номинальный расход топлива, кг/ч
	Загрузка на расчетном режиме, %	kреж
Расчетные данные
	Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%
	Полезно используемое тепло, кВт/%
	Потери:
	- с выпускными газами, кВт/%	2
	- от химической неполноты сгорания топлива, кВт/%	4
	- теплота, рас­сеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%

 

 

Рис. 9. Энергетический баланс ГД после изменения СЭУ в части утилизации тепла охлаждающей воды и выхлопных газов

 

о

Рис. 10. 6 +sPIbtvx1p9/1PgXAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAwpTmmt8AAAALAQAADwAAAGRycy9kb3du cmV2LnhtbEyPwU7DMBBE70j8g7VI3KhDW1InxKkCCHFu4cDRjbdJ1HgdxW4a/p7lRI+zM5p9U2xn 14sJx9B50vC4SEAg1d521Gj4+nx/UCBCNGRN7wk1/GCAbXl7U5jc+gvtcNrHRnAJhdxoaGMccilD 3aIzYeEHJPaOfnQmshwbaUdz4XLXy2WSpNKZjvhDawZ8bbE+7c9Ow+6kEvf2PXmL1Uc4vphsWW0y re/v5uoZRMQ5/ofhD5/RoWSmgz+TDaLX8KQUb4ka0rVag+CEWq1SEAe+bLIMZFnI6w3lLwAAAP// AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRf VHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABf cmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAH9JwDnwIAAOsEAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABk cnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDClOaa3wAAAAsBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAPkE AABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAABQYAAAAA " fillcolor="#7f7f7f"/>I 7trx1O9/1OQXAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAPbxD9d4AAAALAQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2 LnhtbEyPQU+DQBCF7yb+h8008WaXEkoBWRrUGM+tHjxO2SmQsrOE3VL8964nPb55L2++V+4XM4iZ JtdbVrBZRyCIG6t7bhV8frw9ZiCcR9Y4WCYF3+RgX93flVhoe+MDzUffilDCrkAFnfdjIaVrOjLo 1nYkDt7ZTgZ9kFMr9YS3UG4GGUdRKg32HD50ONJLR83leDUKDpcsMq9fs9VUv7vzM+ZxvcuVelgt 9RMIT4v/C8MvfkCHKjCd7JW1E4OCJE7DFq8gTbIcREhss2QL4hQuuzwHWZXy/4bqBwAA//8DAFBL AQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBl c10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxz Ly5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAETrV3ScAgAA6wQAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9l Mm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAD28Q/XeAAAACwEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAA9gQAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAAABBgAAAAA= " fillcolor="#7f7f7f"/>

Валогене-ратор г   генератор

Энергетический баланс СЭУ

 

Таблица 4. Расчет тепловых балансов
№ п/ п	Наименование   1.Тепловой баланс ДВС (ГД)   1.1.Расход тепла, полученного от сжигания топлива, полезноиспользу- емое тепло   Номинальная эффективная мощность главного двигателя   Коэффициент загрузки   Расчетная мощность     Марка топлива и его ГОСТ   Низшая теплота сгорания топлива   Удельный эффектив- ный расход топлива, номинальный   Удельный эффектив- ный расход топлива, на режиме   Эффективный КПД     Тепловой поток, полученный от сжигания топлива   Часовой расход топлива     Полезно используемое тепло   1.2 Потери тепла 1.2.1 Потери с уходящими газами   Теоретически необходимое количество воздуха (кг) для сгорания 1 кг топлива     Температура воздуха на входе двигателя (компрессора)     Средняя массовая теплоемкость воздуха   Температура выхлопных газов в коллекторе номинальная:   Четырехтактные ДВС:   а) с наддувом   б) без наддува     Двухтактные ДВС   а) с контурной продувкой   б) с прямоточно-клапанной продувкой   Температура выхлопных газов в коллекторе на режиме:   Теплоемкость продуктов сгорания при (“чистых” газов)   Суммарный коэффициент избытка воздуха, номинальный:   - четырехтактные ДВС -двухтактные ДВС   Суммарный коэффициент избытка воздуха на режиме   Четырехтактные ДВС   долевой режим с наддувом   долевой режим без наддува     Двухтактные ДВС   долевой режим   Теплоемкость выхлопных газов в коллекторе     Потеря тепла с уходя-щими газами ДВС без наддува   - то же в %     Абсолютное давление наддува     Абсолютное давление выхлопных газов в коллекторе (перед турбиной)   Абсолютное давление за турбиной   Адиабатный КПД турбины     Показатель адиабаты расширения газов в турбине   Температура газов за турбиной     Потеря тепла с уходящими газами ДВС с наддувом (за турбиной)   - то же в %   Перепад энтальпий, срабатываемый в турбине   Коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду от турбонагнетателя   Тепло выхлопных газов, полезно преобразованное в турбонагнетателе, (переданное надд. воздуху)     1.2.2 Потери с охлаждающей водой   Повышение температуры охлаждающей воды   Часовой расход воды на один двигатель, где К- коэффициент производительности.   Коэффициент запаса производительности насоса пресной воды   Теплоемкость пресной воды     Потеря тепла в охлаждающую воду   - то же в %     1.2.3 Потери со смазочно-охлаждающим маслом   Повышение температуры масла:     Удельный проток масла: а) малооборотные и среднеоборотные двигатели без охлаждения поршней маслом б) малооборотные и среднеоборотные двигатели с охлаждением поршней маслом в) форсированные двигатели   Часовой проток масла     Теплоемкость масла   Потеря тепла со смазочным маслом   - тоже в %   Потери в окружающую среду (небаланс) для ДВС без наддува   - тоже в %   1.3 Утилизация тепловых потерь   1.3.1 Утилизация потерь уходящих газов   1.3.1.1 Тепловой баланс турбонагнетателя     Мощность теплового потока, поступающего в турбонагнетатель   Мощность теплового потока выхлопных газов после турбонагнетателя   Потери тепла ДВС в окружающую среду   Тепло отводимое от охладителя наддувочного воздуха     Расчет ВД проводится аналогично ГД     1.3.1.2 Тепловой баланс утилизационного котла (УК)   Определяем ориентировочно паропроизводитель- ность УК     Подбираем марку УК по паропроизводитель-ности, см табл. 12     КПД утилизацион-ного котла (коэффи-циент использования теплоты выхлопных газов)   Вторично используе-мое (возвращенное) тепло - то же в % Коэффициент потерь в окружающую среду   Потери с уходящими газами после УК   - то же в %   Потери в окружающую среду   - то же в %   1.3.2 Утилизация потерь с охлаждающей водой   1.3.2.1 Тепловой баланс ВОУ   Мощность теплового потока, поступаю-щего в ВОУ   Коэффициент использования теплоты охлаждаю-щей воды   Вторичноиспользуе-мое (возвращенное) тепло   Коэффициент потерь в окружающую среду   Тепловой поток, возвращаемый в ДВС (ГД)   То же в %   Потери в окружающую среду   - то же в %   2. Тепловой баланс ДВС (ВД)     3 Тепловой баланс вспомогательного котла   3.1 Расход тепла, полученного от сжигания топлива, полезноиспользуемое тепло   Марка ВК, применяемое топливо   Паропроизводитель-ность   Коэффициент режима работы   Расчетная паропро-изводительность   Марка топлива и его ГОСТ   Низшая теплота сгорания топлива   КПД котла, расчетное   Часовой расход топлива, номинальный   Часовой расход топлива, на режиме   Тепловой поток, полученный от сжигания топлива   Полезно исполь-зуемое тепло   2.2.Потери тепла   Относительные потери от химической неполноты сгорания топлива   Потери от химической неполноты сгорания топлива   Относительные потери в окружающую среду на номинальном режиме   Относительные потери в окружающую среду на режиме   Потери в окружающую среду   Потери с уходящими газами	Обозна- чение       Креж                                                             РН     РЗТ     m                           С^ВОД                                                             - марка УК -	Ед. изм.   кВт   -   кВт       -   кВт         кВт     кг/кг   ^0С       С^0   С^0   K^0           кВт     %     МПа     МПа     МПа   K^0   С^0     кВт   % кВт   ^0С     м^3/час     кВт   %     ^0С     кДж/к^0С   кВт   %     кВт     %   кВт     кВт   кВт     кВт   кг/ч     -   кг/ч     кВт   %     кВт   %     кВт   %   кВт     -   кВт     кВт     %   кВт     %     кг/ч     -   кг/ч   кДж/кг     кг/ч   кг/ч     кВт   %   кВт     %   кВт     кВт	Способ определения/ числовая операция   Задана   Креж•     •ge,%           =Ne^ГД         0,9352+0,0000934 • tB     По опытным данным или приближенно (380¸450) По опытным данным или приближенно (360¸410)   По опытным данным или приближенно (270¸310)   По опытным данным или приближенно (360¸380)     1,03+0,000126 •   2,0¸2,7 3,0¸3,5   • (nрех/nном)^1.2= • (nтабл)^1.2   • (nтабл)^2.3     • (nрех/nном)^2.3= • (nтабл)^2.3     Далее расчет проводится по одному из вариантов: - для ДВС без наддува - для ДВС с наддувом   Расчет для ДВС без наддува     Расчет для ДВС с наддувом   Принимается (0,82…0,94) РН     Принимается (0,101¸0,103)   0,6¸0,65; для импульсных турбин 0,6¸0,8; для изобарных турбин     Принимается (1,32¸1,34)               Принято     Принято           Принято     10¸18     40¸60     30¸50                                       Принято               Принято       Принято               Проводится аналогично расчету теплового баланса ГД с ВФШ и с применением соответствующих таблиц и рисунков     Задана     Задана     Задан       Принято               Принято       Принято	Примечание     Главный двигатель, вспомога-тельный двигатель   по табл. 8,9,10     по Табл. 9     по табл. 14 тип ГД -   по табл. 14 тип ГД -     по табл. 10   ge,% по рис. 10 (Ne%=Креж)   При неизвестном химическом составе топлива принять =14,1…14,3   При заборе воздуха из машинного отделения     Способ опре-деления тем-пературы выбирается исходя из типа двигателя по табл. 1   выбирает-ся по рис. 10   Способ опре-деления вы-бирается ис-ходя из типа двигателя по табл. 1     Относитель-ное число оборотов ДВС на режи-ме n табл выби-рается по рис. 10 или рис. 11     По рис. 10 или рис. 11   Cм. рис. 10 или рис. 11 по nреж   По опытным данным РН= 0,13-0,25МПа для ДВС фор-сированного типа РН= 0,26-0,35МПа   0,95   Принять =0,7 – КПД компрессора   По данным двигателя или приближенно (7¸12)   К=15600÷   Принимается =1,2…1,34   Принята С^ВОД = 4,19   По данным двигателям или прибли-женно (5¸15)     Принимается     удельная паропроизво-дительность УК (кг/кВт ч)   Выбирается УК ближай-шей меньшей производи-тельности   Принимается по табл. 12   Если турбо-нагнетатель не установ-лен, то здесь и далее в расчете УК 0,95…0,98   (водоопрес-нительная установка, подогрева-тели пита-тельной воды для котлов, прочее)   По прототипу или 0,4…0,6     0,95…0,98   Основные замены: - рис. 10 и 11 на рис. 12 - при написа-нии формул индекс ГД на ВД     По табл. 11     По табл. 11     По табл. 7     По Табл.7   По табл. 14     По табл. 14   По рис. 13     По табл. 11     принято по рис. 13     В тепловых расчетах принимается     В тепловых расчетах при-нимается

 

 

Таблица 5. Расчеты энергетических балансов

 

№ п/п	Наименование 5.1 Пропульсивная установка   Потоки энергии замкнутых циркуляционных контуров главного двигателя: - охлаждающей пресной воды   - смазочного масла   - наддувочного воздуха   Потери в муфте   Потери в передаче     Поток энергии, после передачи   Тоже, %   Разделение энергии, - к валогенератору   Тоже, %   - к валопроводу   Тоже, %     Потери в валопроводе   Поток энергии, подводимый к движителю   Потери в винт-корпус     Буксировочная мощность	Ед. изм.   кВт   кВт   кВт   кВт   кВт     кВт   -     кВт   -   кВт   -     кВт     кВт   кВт     кВт	Обо-зна-чение	Способ определения/число-вая операция	Примечание     - темпера-тура пресной во-ды на входе в двигатель, по данным пред-дипломной практики   - темпера-тура пресной во-ды на входе в двигатель по данным пред-дипломной практики   по п.47   - КПД муфты по табл. 17   - КПД передачи по табл. 17     По данным оборудования, установленного на судне   - КПД вало-провода по табл 17   - пропульсив-ный КПД по табл. 17
	5.2 Судовая электростанция   Потоки энергии замкнутых циркуляционных контуров вспомогательного двигателя – аналогично п.п. 85, 86, 87. Мощность дизельгенератора   Мощность валогенератора   Суммарная мощность электростанции на режиме   5.3 Вспомогательная энергетическая установка   Потоки энергии замкнутых циркуляционных контуров для вспомогательного котла является контур питательной воды   Потоки энергии замкнутых циркуляционных контуров для утилизационного котла	кВт   кВт     кВт   кВт   кВт			По данным оборудования, установленного на судне - КПД генератора по табл. 18   - темпера-тура питатель-ной воды котла по данным оборудования, установленно-го на судне   См. п. 52

 

Таблица 6. Энергетический баланс СЭУ

 

	Группы оборудования	СЭУ в целом
Пропульсивная установка	Судовая электростанция	Вспомогательная энергетическая установка	Базовая	Изменен- ная
Показатель, КВт	Главный двигатель	Турбонаг- нетатель ГД	Вспомога- тельный двигатель	Вспомогат. котел	Утилизац. котел ГД^*	ВОУ или дополнит. оборудов.
Теплота, от сгорания топлива						Не заполняется
Тоже, %						в случае
Полезно используемое тепло						использования вторичных
Тоже, %						знергоресурсов
Потери/ утилизация
- с уходящими газами:
после двигателя (котла)
разбивка потоков при утилизации