1 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):
e
=
1.2 Уравнение теплового баланса для судовой энергетической установки
Потоки энергии в СЭУ имеют сложный характер, обусловленный наличием нескольких видов энергии: химической энергии топлива, механической, электрической, тепловой — в виде энергии пара, горячей воды, выпускных газов, нагретого масла, потенциальной сжатого воздуха или пара.
Для судовой энергетической установки с дизельной установкой, уравнение теплового баланса можно записать в виде:
где
- сумма
химической теплоты, выделившаяся при
сгорании топлива в главных и вспомогательных
двигателях, парогенераторах, другом
оборудовании;
-
сумма эффективных мощностей главных
двигателей, дизельгенераторов, котлов,
другого оборудования, выраженная в
мощностях потоков энергии;
-
сумма потерь теплоты, раздельно для
каждого вида потерь.
При расчете теплового баланса необходимо учесть использование вторичных источников энергии: теплоту и давление отработавших (выхлопных) газов, теплоту, отводимую от охлаждающего контура пресной воды самого дизеля и наддувочного компрессора и т.д. Например, сокращение паропроизводительности вспомогательных котлов за счет установки утилизационных котлов, или использование охлаждающей воды ДВС в водоопреснительных установках и т.д.
Судно в процессе эксплуатации имеет несколько режимов работы. Для промысловых судов основными режимами работы являются:
- ходовой режим перехода к месту промысла;
- работа на промысле;
- ходовой режим перехода от места промысла с продукцией;
- стоянка в порту;
- стоянка на рейде;
- аварийный режим;
- другие режимы.
На каждом из режимов двигатели и другое оборудование имеет разную загрузку. Так, для промысловых судов, если судно находится в ходовом режиме перехода к месту промысла, то главные двигатели работают в номинальном режиме, электростанция загружена на 20…30%, в случае установки утилизационных котлов – вспомогательные котлы практически без нагрузки, рефрижераторная установка загружена также мало. Если судно находится в ходовом режиме перехода от места промысла (с продукцией), то главные двигатели работают в номинальном или максимальном режиме, электростанция загружена на 30…40%, вспомогательные котлы загружены на 50…100 %, рефрижераторная установка загружена на 90…100%. То есть, в соответствии с загрузкой оборудования, для каждого режима работы судна существует свой тепловой баланс СЭУ.
Общий порядок расчета баланса и выбор расчетного режима работы судна изложен в разделе 2.
Если объектом дипломного проектирования является вспомогательное оборудование или механизм, то дополнительно к расчету общего теплового баланса СЭУ необходимо выполнить расчет теплового баланса указанного оборудования.