Введение, Анализ показателей судна и его энергетической установки - Разработка судовой энергетической установки

Судовая энергетическая установка (СЭУ) состоит из комплекса оборудования, предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую, электрическую и тепловую энергий и транспортировки их к потребителям. Указанные виды энергии обеспечивают: движение судна с заданной скоростью; безопасность и надежность плавания; работу механизмов машинного помещения, палубных механизмов и устройств; электрическое освещение; действие средств судовождения, управления механизмами, сигнализации и автоматики; общесудовые и бытовые нужды экипажа и пассажиров; выполнение различных производственных операций на транспортных судах, судах технического флота и специального назначения.

Современное развитие транспортного флота характеризуется созданием высокопроизводительных грузовых, буксирных и пассажирских судов, повышением их мощности, скорости хода; оборудованием, высокоэффективными и экономичными механизмами, устройствами, системами, средствами механизации и автоматизации, стандартизацией и унификацией отдельных механизмов и судовых энергетических установок в целом.

Анализ показателей судна и его энергетической установки

Для выполнения последующих обоснований и расчетов приведем краткую характеристику судна проекта 1577 (табл. 1), его энергетической установки, табл. 2.

Таблица 1 Характеристики судна проекта 1577

№ п. п.

Параметры, единицы измерения

Численные значения

1

Класс

М

2

Размерения корпуса, м:

Длина

128,6

Ширина

16,5

3

Водоизмещение, т

6513

4

Грузоподъемность, т

4800

5

Мощность, кВт

1472

6

Осадка, м

3,58

7

Скорость в полном грузу, км/ч

20

8

Число мест для экипажа

22

9

Автономность, сут.

7

10

Тип движителя

Гребной винт

11

Количество движителей

2

12

Диаметр винта, м

1,8

13

Шаг винта, м

1,47

15

Габариты машинного отделения, м:

Длина

19,6

Ширина

16,5

На основе данных табл. 1 и 2 выполняется расчет показателей установки судна (табл 3).

Таблица 2 Характеристика основных элементов ЭУ судна проекта I 577

№

Элементы ЭУ и их параметры, единицы измерения

Численные значения

1

ГЛАВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Количество

2

Марка

8НВД48А

Номинальная эффективная мощность, кВт

736

Номинальная частота вращения коленчатого вала, мин"'

375

Род топлива

Моторное; Дизельное

Удельный эффективный расход, кг/(кВт ч)

Топлива

0,218

Масла

0,00195

2

ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ

Тип

Прямая

Передаточное отношение

-

3

СУДОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Количество дизель-генераторов

3

Марка дизель-генераторов

ДГР-100

Номинальная эффективная мощность, кВт

110

Номинальная частота вращения коленчатого вала, мин"

750

Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт ч):

0,224

Удельный эффективный расход масла, кг/(кВтч):

0,00136

Марка валогенератора

СГД102-8В

Количество и их номинальная мощность, кВт

Два по 75

4

КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Марка автономного котла (тип)

КОАВ-200

Количество

1

Теплопроизводительность, кДж/ч

838000

Расход топлива, кг/ч

21

Марка утилизационного котла (котел-глушитель)

КУВ-100

Количество

2

Теплопроизводительность, кДж/ч

420000

Эффективной мощности главной ЭУ, судна проекта 1577

PY = x - PE = 2 -736 = 1472 кВт,

Где х и РE - количество и номинальная эффективная мощность главного двигателя СЭУ судна в кВт

Энергонасыщенности судна проекта 1577

Q = РY /Q = 1472/6513 = 0,226 кВт/т

Где Q водоизмещение судна в полном грузу, т;

Энергонасыщенности по отношению к:

Длине машинного отделения (МО) судна проекта 1577

LP = (pY+ XB - pEb ) = (1472+3-110)/19,6 = 91,9кВт/м

PEb - мощность вспомогательных двигателей,

LMO - длина МО в м;

Площади МО судна проекта 1577

FP=(РY + xB - PEb)/SMO =(1472 + 3-110)/(19,6-16,5) = 5,6 кВт/м2,

Где SMO, площадь МО в м;

Энергоемкости работы судна проекта 1577

Е = 3600 PY /(G - V) = 3600 - 1472/(4800 - 20) = 55,2 кДж/(т - км),

Где G - грузоподъемность судна, т;

V - скорость судна в полном грузу, км/ч;

Абсолютного коэффициента полезного действия (КПД) установки судна проекта 1577

    ?Y=(3600-(x-PE+xB - PEb) + QТ + QП) / (x - QН - B + xB - QНв - BB + xK - QНк - BК) ?Y = (3600 - (2-736 + 3-110) + 2419200 + 338200) / (2-42000-160.4 + 3-42500-24,6 + 1-42000-21) = 0,528

Где QТ - теплота, затрачиваемая на технологические нужды, которые определяются условиями транспортировки груза, для наливного судна проекта 1577 расход теплоты на подогрев груза при транспортировке груза

От = к - qтт - G = 1,2 - 420 - 4800 = 2419200 кДж/ч,

Где к коэффициент, учитывающий увеличение теплопотерь при подогреве груза, принимаем к = 1.2.

QТт - удельные тепловые потери при остывании тонны груза, равные для танкера проекта 1577 как для танкера с двойными бортами и двойным дном qТт = 420 кДж/(ч - т).

ОN - теплота затрачиваемая на бытовые нужды,

QN = QОт + QСб = 285400 + 52800 = 338200 кДж/ч

Расход теплоты на отопление помещений определяется по уравнению

ООт = 83800 + 42 - G = 83800 + 42 - 4800 = 285400 кДж/ч,

Где G - грузоподъемность судна, из задания G = 4800 т.

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды находим по формуле

NЭк (qВм + qВп) = 22 - (2000 + 400) = 52800 кДж/ч,

Где nЭк - численность экипажа, чел, nЭк = 22;

QВм - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды, qВм = 2000 кДж/(чел-ч)

QВп - удельный расход теплоты на приготовление кипяченой питьевой воды qВп = 400 кДж/(чел-ч)

QН - низшая теплота сгорания топлива, принимаем для моторного топлива среднего состава QН = QНк = 42000 кДж/кг и для дизельного топлива среднего состава QНв = QНк = 42500 кДж/кг;

В - расход топлива главного двигателя судна проекта 1577 (см. табл. 2), кг/ч,

В = Pe - be = 736-0,218 = 160,4 кг/ч

ВB - расход топлива вспомогательного двигателя судна проекта 1577 (см. табл. 2), кг/ч,

ВB = PEb - bEb = 110-0,224 = 24,6 кг/ч

ВК - расход топлива вспомогательного котла судна проекта 1577 (см. табл. 2), кг/ч,

BK = QK/ ( ?K - QНк) = 83800/ (0,95-42000) = 21 кг/ч;

Принимаем КПД вспомогательного котла ?K = 0.95

Таблица 3 Показатели энергетической установки судна проекта 1577

№

Наименование показателя, единицы измерения

Численные значения

1

Эффективная мощность главной ЭУ, кВт

1472

2

Энергооснащенность, кВт/т

0,226

3

Энергонасыщенность по отношению к:

Длине МО, кВт/м;

91,9

Площади МО, кВт/м'

5,6

4

Энергоемкость работы судна, кДж/(т * км)

55,2

5

Удельная масса ЭУ, кг/кВт

43,4

6

Эффективный КПД установки

0,286

7

Абсолютный КПД установки

0,528

8

КПД судового комплекса

0,1888

Эффективного КПД установки судна проекта 1577

?Эy = (3600 - x - PE - xB - PB) / (x - bE - PE - QН + xB - bEb - PEb - QНb + xK - QК/nK - xY - QY) = 3600 - (2-736 - 2-75)/(2-0,218-736-42000 + 3-0,224-110-42500 + 838000/0,95 - 2-420000) = 0,286

Где Рb и Рeb - мощность валогенератора и дизель-генератора, кВт;

BE и bEb - удельные эффективные расходы главного и вспомогательного двигателей, кг/(кВт-ч);

?K - КПД вспомогательного автономного котла, принимаем ?К = 0,95;

ХB, хB, хК, хУ - количество работающих в ходовом режиме валогенераторов, дизель-генераторов, автономных котлов и утилизационных котлов;

QK, Оy - теплопроизводительность вспомогательного автономного и утилизационного котла, соответственно, по табл. 2,

QK = 838000 кДж/ч и QV = 420000 кДж/ч;

КПД судового комплекса судна проекта 1577

?Ск = ?E - ?N - ?B - ?Пр = (3600 - ?N - ?B - ?Пр )/(bE - QN) = (3600-0,98-0,98-0,5)/(0,218-42000) = 0,1888

Где BE - удельные эффективные расходы главных двигателей судна проекта;

    ?N - КПД главной передачи судна проекта 1577 - прямой передачи ?B - КПД валопровода, принимаем nB = 0,98 ?Пр - пропульсивный КПД, принимаем nПр = 0,5

КПД энергетического комплекса

?Эк=(x-bE-PE-QН-?E-?N-?B+?B-bEb-PEb-QНb-?Eb-?Г+ xК-BК-QН-?K)/(x-bE-PE-QN+ +xB-bEb-QНb+xK-BK-QН)=(2-0,218-736-42000-0,393-0,98-0,983-0,224-110-42500-0,378-0,8+1-21-42000-0,95)/(2-0,218-736-42000+3-0,224-110-42500+1-21-42000)=0,393

Где ?E, ?Eb и ?Г - эффективный КПД главного, вспомогательного двигателей и КПД электрогенератора,

    ?e = 3600 / (be - Qн) = 3600 / (0,218 -42000) = 0,393 ?Eb = 3600 / (bEb - QНb) = 3600 / (0,224 - 42500) = 0,378

Принимаем nГ = 0,8;

BK - расход топлива автономным котлом кг/ч

BK = 21 кг/ч (КОАВ - 200, табл 2).

Похожие статьи




Введение, Анализ показателей судна и его энергетической установки - Разработка судовой энергетической установки

Предыдущая | Следующая