2. Снижение потребления тепловой энергии на судах

2.1 Располагаемая теплота вторичных энергоресурсов

Современные суда транспортного и промыслового флота оборудуются энергетическими установками большой мощности. В качестве главных двигателей преимущественно используются малооборотные (МОД), среднеоборотные (СОД) двигатели внутреннего сгорания, а также газотурбинные двигатели (ГТД). Одним из направлений повышения технико-экономических показателей судовых энергетических установок (СЭУ) служит применение систем глубокой утилизации теплоты вторичных энергоресурсов.

Источниками теплоты вторичных энергоресурсов главных и вспомогательных двигателей являются отработанные газы с температурой 290380 ⁰С у двухтактных и 350450 ⁰С у четырехтактных. Температура газов за ГТД составляет 320600 ⁰С 13. К вторичным энергоресурсам относят теплоту пресной охлаждающей воды, имеющей температуру 5080 ⁰С, а при высокотемпературном охлаждении двигателей – до 130 ⁰С.

Энергоресурс отработанных в ДВС газов составляет 2845 % энергии сжигаемого в двигателе топлива, а охлаждающей воды энергоресурс отработанных газов в ГТД составляет 6075 %.

Располагаемой теплотой вторичных энергоресурсов называют теплоту соответствующего теплоносителя, вычисленную относительно температуры окружающей среды.

, (2.1)

G_T - расход теплоносителя

C_T- теплоёмкость теплоносителя при температуре на выходе из двигателя

- теплоёмкость теплоносителя при температуре t₀ окружающей среды.

Утилизационные установки используют только часть располагаемой теплоты, т.к. температура теплоносителя после утилизатора всегда выше температуры окружающей среды Для исключения низкотемпературной коррозии температура газов на выходе из утилизационного котла или подогревателя должна быть не менее чем на 25 ⁰С выше точки росы.

, (2.2)

Точку росы серной кислоты в отработанных газах можно определить по формуле 14.

, (2.3)

- температура конденсации водяных паров, соответствующая их парциальному давлению;

S_p - приведенное содержание серы в топливе.

На температуру теплоносителя после утилизатора влияют и другие факторы, например: температура поступающей нагреваемой среды, ограничения по габаритам и другие, в связи с чем количество утилизируемой теплоты определяется по выражению

), (2.4)

- теплоёмкость теплоносителя при его температуре t_ух за утилизатором.

Эффективность утилизации теплоты может быть оценена коэффициентом утилизации 

, (2.5)

При определении коэффициента утилизации часто пренебрегают изменениями зависимостью теплоёмкости от температуры и используют выражение

, (2.6)

При номинальных режимах работы дизелей коэффициент утилизации для отработанных газов может находиться в пределах 0,450,54 для двухтактных с контурной продувкой, 0,590,62 для двухтактных с прямоточной продувкой, 0,600,68 для четырёхтактных и 0,450,8 для ГТД.

При работе поршневых ДВС по винтовой характеристике в режимах, отличных от номинальных, в диапазоне изменения частот вращения от 70 до 100 % для определения коэффициента утилизации теплоты отработанных газов рекомендуется выражение 15

, (2.7)

где - температура отработанных газов на номинальном режиме;

n_Н, n- частоты вращения дизеля соответственно на номинальном и долевом режимах;

m₁- показатель степени равный: 2,05 – для четырехтактных ДВС без наддува, 1,8 – для четырехтактных ДВС с наддувом, 1,4 - для двухтактных МОД.