teplotekhnika (852911), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Использование потерь теплоты с отработавшими газами и охлаждающейжидкостью в различных утилизационных устройствах позволит повысить процент полезного использования теплоты первичного источника вбалансе силовой установки.С учетом тепловых балансов отдельных потребителей (16.2) в относи-тельных величинах примет вид:<ъ+я+ьт+щ+ъых++ 012” + 0,” + (13,51, + (1:15)”+ (чеК'У + чЁ'УШ = 1,(16.3)где Че, лев-д, Чек-У - теплота, преобразованная в эффективную работу соответственно в главных и вспомогательных двигателях и полезно использованная в котельной установке; 4:11, (із-У - потери теплоты во вспомогательных двигателях и в котельнои установке.479Таблица 16. 1Составляющие энергетического баланса дизельных судов'ІЪІп суднаДоли энергии, %механической,ХМорские суда:сухогрузные теплоходынефтеналивныерефрижераторныеРечные суда:грузовые и буксирныенефтеналивныегрузопассажирские транзитныеэлектрической,Утепловой,283-9260-8257-764-103-836-204-810-324-894-9682-8775-802-42-47- ІО1-210-15ІО- 15Группируя все потери теплоты, которые не могут быть использованыв утилизационных установках или которые нецелесообразно в них использовать, получаем(АХ-*1114- ЧОХЛХ+ Чев'дУ+ 4:4'24- 2 4” = І,(16.4)где 2 а” - общее количество потерь теплоты, не испол ьзуемое в утилизационных устройствах; 2 4” = (сум + ЧОСТЖ + (4:11 + 486%] + 43.11) У+ ЧЁУІ.В ряде случаев может оказаться целесообразным утилизировать потери теплоты вспомогательных двигателей с отработавшими газами и охлаЖдающей водой (ар-д + 4%;111) У.Потери теплоты, превращенные во вторичные энергетические ресурсы (ВЭР), в утилизационных устройствах могут быть использованы лишьчастично.В зависимости от значений Х, У, 2 могут быть предложены различныесхемы утилизации, в том числе:полное или частичное замещение вспомогательных котлов утилизационными - ЧГХЧІГ < 4:42;полное или частичное замещение вспомогательных двигателей турбогенератором, работающим на паре утилизационных котлов - ЧІХЧІГЦІУ << ее” У;полное замещение вспомогательных двигателей турбогенератором ивспомогательного котла утилизационным -чгХч/тщ < 4311” чйудгде ц/г - коэффициент использования теплоты отработавших газов;пп,КПД турбинной установки, работающей на паре утилизационных котлов.В'различных схемах замещения возможно использование ВЭРОХЛ потерь теплоты с охлаждающей жидкостью.480Выбор оптимального варианта схемы утилизации с наиболее полнымиспользованием ВЭР производится путем технико-экономического сопоставления выбранных вариантов.Для оценки и сравнения экономичности дизельных энергетическихустановок применяют различные методы.
Так, для определения эффективности работы СЭУ в Целом используют уравнение, применяемое напрактике для оценки работы комбинированных ТЭЦ:пуст =В І пі'дп п + Вгпї'дп Г + Вт ку.Вз(16.5)где ВІ, В2, В3 - расходы топлива (при одинаковой теплоте сгорания) соответственно на главные двигатели, вспомогательные дизель-генераторы и котельную установку, кг/ч; В - суммарный расход топлива на СЭУ,кг/ч; цепд, цЗ-д, пк_у - КПД соответственно главного, вспомогательныхдвигателей и котельной установки; пп - КПД передачи от главных двигателей к движителям; цг - КПД электрогенератора.Используя ранее введенные относительные величины Х, У, 2, получаем (16.5) в следующем виде:пуст = підппХ + 112-1111, У+ щуг.(16.6)В тех случаях, когда вторичные энергетические ресурсы главных двигателей используют для выработки механической энергии и теплоты,при полном замещении вспомогательных двигателей турбогенератороми вспомогательного котла утилизационным“уст=115” + лтд/,В + чотушттг + (І - Вим + (1 патч/ш, (16.7)где 112 - эффективный КПД паровой части комбинированного газопарового Цикла; В, у - доли теплоты соответственно выпускных газов и охлаЖдающей жидкости, используемые в паровой части комбинированногоЦикла.КПД паровой части ту; комбинированного двигателя ниже КПД газовой части цЅ-д, поэтому чаще используют ВЭР, в первую очередь для получения тепловои энергии.На практике широко используется оценка КПД СЭУ только по суммарной эффективной мощности на гребном валу, отнесенной к общемурасходу теплоты,пустзвоо/уе-ъїігў(16.8)или к расходу теплоты только на гребную установку со всеми обслуживающими ее вспомогательными механизмами,481п У ст =3600”е°(16.9)ЕВГУИногда к полезной теплоте относят и теплоту, идущую на транспортные нужды, т.е.
на перевозку, подготовку и сохранение груза и обслуживание пассажиров, а расходы энергии на привод вспомогательных механизмов, отопление и освещение, подогрев масла, воды относят к потерям теплоты. В этом случае КПД установки находят из соотношения:11уст_ вы +сгр + с"(16.10)“__ВГ,где Ош - теплота, эквивалентная работе, подводимой к гребным винтам,кДж/ч; 21, - теплота, расходуемая на подогрев груза (танкеры) или наего охлаждение (рефрижераторные суда), кДж/ч; 21 - теплота, затрачиваемая на бытовые нужды пассажиров, кДж/ч.Уравнение (16.10), как и (16.5), обладает тем недостатком, что в немсуммируются неравноценные по качеству механическая энергия главных и вспомогательных двигателей и тепловая энергия вспомогательногокотла.
Этот недостаток не позволяет сравнивать СЭУ различных типов.П риведение различных энергий к одинаковому качеству и сравнениеСЭУ позволяет определить эксергетический КПД цех.Принимая одинаковой Щ, для всех потребителей судна, получаем_ звоомрд +звоо~3д + Ехпцпт\ех_ВерН'(|6.Н)где Ехп - эксергия генерируемого пара; пп - коэффициент, учитываюЩий потери эксергии пара в тепловых потребителях.Эксергия теплоты пара, генерируемого в котле,. .Ехп=о(1-1.,_,›Т1-й.(16.12)где В - паропроизводительность котла, кг/ч; і, іп_В - энтальпии соответ-ственно пара и питательной воды, кДж/кг; То - абсолютная температураокружающей среды, К; Тср - среднетермодинамическая температураподвода теплоты к пару.Таким образом, оценка наличия ВЭР и сопоставление их с потребностями в энергии на суде позволяют выбрать различные схемы замещенияпервичных источников энергии вторичными, а также оценить повышение качества использования топлива.48216.3.
Пути использования вторичных энергетических ресурсовОдним из важнейших направлений повышения топливоиспользования вэнергетических установках является использование вторичных энергетических ресурсов в различных теплоутилизационных контурах. В зависимости от потребностей в тех или иных видах энергии на судне могутбыть осуществлены следующие направления использования ВЭР:1. Технологические схемы теплоснабжения;2.
Получение механической (в том числе электрической) энергии впароводяном цикле;3. Получение пресной воды;4. Получение холода;5. Применение комбинированных газопаровых установок с низкокипящими веществами и т.д.В качестве примера рассмотрим только одну технологическую схемуиспользования ВЭР.Наиболее часто рассматривается паровой теплоутилизационныйконтур (рис.16.!).
Этот контур состоит из котла-утилизатора, располо-женного на выпускном тракте ДВС или ГТУ, паровой турбины, конденсатора и насоса питательной системы.В ряде случаев этот комплекс может быть дополнен теплообменниками для использования теплоты охлаждающей ДВС жидкости.Штриховая линия на рис. 16.1, б показывает, что максимальная температура рабочего тела в утилизационном контуре не может превышатьтемпературы отработавших газов, выходящих из двигателя.Получаемая на силовой паровой турбине мощность может переда-ваться на винт через общий с главными двигателями редуктор или вращать электрогенератор.Мощность утилизационной паровой турбиныаЬ2/1\ІІ]ҐДвс,гтуб53_ а4Рис.
16.1. Паровой теплоутилизационный контур:а ~ принципиальная схема: 1- первичный двигатель; 2- котел-угнлизатор; 3- паровая турбина; 4 - конденсатор, 5 - насос;б- совмещенные циклы ДВС (ГТУ) и цикл Ренкина483_МВ, І СрНЧгчткпірпоіпм*(16.13)где \|1 - коэффициент использования теплоты; пк,пт., цм - КПДпт,соответственно утилизационного котла, цикла Ренкина, внутренний относительный и механический.Коэффициент использования теплоты отработавших газов ч! долженбыть несколько ниже максимального (ш < штах), определяемого из соображений недопущения снижения температуры газов ниже минимальнойтемпературы Ітіп, определяемой в зависимости от температуры точки росы Ір и перепада температур Агдля обеспечения интенсивности теплообмена между газом и паром: ггг" = Ір + Аг.Температура точки росы Ір зависит от состава топлива (гр120 +140 °С), А! > 25°С.ТогдаЧ, < Ч/тіп =тіпІ-ІухГГКоэффициенты полезного действия современных котлов пк = 0,85 +0,9, внутренний относительный КПД турбины пт.
= 0,8 + 0,9, а механический КПД цм = 0,95 + 0,98.Коэффициент полезного действия идеального цикла Ренкина“гр = щ1, -12Расчеты выполняют с использованием таблиц и диаграмм воды и водяного пара, давление в утилизационном котле выбирают в пределахр3= 0,5 + 8 МПа, давление в конденсаторе рк = 3 + 20 кПа (в зависимостиот температуры забортной охлаждающей конденсатор воды); температу-ра перегретого пара І, должна быть сопоставлена с температурой газов навходе в утилизационный котел и быть ниже последней.Таким образом, в результате расчетов должны быть определены мошность утилизационной паровой турбины А/т, кВт, а также энергетический КПД комбинированной установки це.Коэффициент топливоиспользованиялег-він_.МПІГМе](16.14)Иные технологические схемы использования ВЭР освещены в специальной литературе.484Список литературыАвдюнин 0.8., Браславский М. И., Селиверстов В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
