1.9 Энергетический баланс сэу

№

Параметр, размерность

Обозна-чение

Численное

значение

Исходные данные

1

Заводская маркировка

-

2

Маркировка по ГОСТ

-

3

Расшифровка маркировки по ГОСТ

4

Тип ДВС

5

Номинальная эффективная мощность, кВт

6

Номинальная частота вращения, об/мин

n_ном

7

Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч

8

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

Расчетные данные

9

Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%

10

Полезно используемое тепло, кВт/%

Потери:

11

- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%

q_вг

12

- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%

q_вод

13

- теплота, отводимая с охлаждающим маслом, кВт/%

q_M

14

- теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе, в случае установки турбонагнетателя, кВт/%

q_в

15

- теплота, рас­сеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%

q_н

№

Параметр, размерность

Обозна-чение

Численное

значение

Исходные данные

1

Заводская маркировка

-

2

Маркировка по ГОСТ

-

3

Расшифровка маркировки по ГОСТ

4

Тип ДВС

5

Номинальная эффективная мощность, кВт

6

Номинальная частота вращения, об/мин

n_ном

7

Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч

8

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

Расчетные данные

9

Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%

10

Полезно используемое тепло, кВт/%

Потери:

11

- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%

_вг

12

- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%

_вод

13

- теплота, отводимая с охлаждающим маслом, кВт/%

_M

14

- теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе, в случае установки турбонагнетателя, кВт/%

_в

15

- теплота, рассеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%

_н

№

Параметр, размерность

Обозна-чение

Численное

значение

Исходные данные

1

Заводская маркировка

2

Тип ВК

3

Номинальная паропроизводительность, кг/ч

4

Номинальный КПД

5

Номинальный расход топлива, кг/ч

6

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

Расчетные данные

7

Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%

8

Полезно используемое тепло, кВт/%

Потери:

9

- с выпускными газами, кВт/%

₂

10

- от химической неполноты сгорания топлива, кВт/%

₄

11

- теплота, рас­сеиваемая в окружающую среду и неучтенные потери, кВт/%

Таблица 4. Расчет тепловых балансов

№

п/ п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

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

отеря 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

К_реж

Р_Н

Р_ЗТ

_m

С^ВОД

_{- марка УК}

-

Ед.

изм.

кВт

-

кВт

-

_кВт

_кВт

кг/кг

⁰С

С⁰

С⁰

K⁰

кВт

%

МПа

МПа

МПа

K⁰

С⁰

кВт

%

кВт

⁰С

м³/час

кВт

%

⁰С

кДж/к⁰С

_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

К_реж•

_•ge,%

_=Ne^ГД

0,9352+0,0000934 • t_B

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

• (n_рех/n_ном)^1.2= • (n_табл)^1.2

• (n_табл)^2.3

• (n_рех/n_ном)^2.3= • (n_табл)^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) Р_Н

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 n_реж

По опытным данным Р_Н=0,13-0,25МПа для ДВС фор-сированного типа Р_Н=0,26-0,35МПа

0,95

Принять

=0,7 –

КПД компрессора

По данным двигателя или приближенно (712)

К=15600÷

34900

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

№ п/п

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

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

91

92

93

94

95

96

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

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.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Теплота, от сгорания топлива

Не заполняется

Тоже, %

100

100

100

в случае

Полезно

используемое тепло

использования

вторичных

Тоже, %

знергоресурсов

Потери/

утилизация

- с уходящими газами:

после двигателя (котла)

разбивка потоков при утилизации

Тоже, %

- с охлаждающ. водой

после двигателя

разбивка потоков при утилизации

Тоже, %

- со смаз. маслом

Тоже, %

- в окружающ. среду (небаланс),

для ВК Q₃+Q₅

Тоже, %

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

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Потери в

муфте

КПД муфты, %

Потери в передаче

КПД передачи, %

Поток энергии,

после передачи

Тоже, %

Потери в валопровод.

КПД валопров., %

Поток энергии,

подводимый

к движителю

Потери в винт-корпус

Пропульсивный КПД, %

Буксировочная мощность

Мощность СЭС

Производительность оборудования

Потоки энергии,

подводимые к потребителям

Теплота, от сгорания топлива в

% от общего количества после модернизац.

100

Таблица 8. Выбор исходных данных

2-ве послед. цифры зач.кн.

№

Вар.

Марка

главного двигателя

Кол-

во

ГД

Марка

вспомогат. двигателя

Кол-во ВД

Марка

вспом. котла/

топливо

УК/

ВОУ

01,51

1

6ДКРН 74/160-3

1

G6Z52/90

2

КВА 0,5/5 диз.

УК

02,52

2

K5SZ 70/125BL

2

3Д 100

2

КВА 0,5/5 диз.

УК

03,53

3

K8Z 70/120D

1

5-2Д-42

3

КВА 0,63/5 диз.

УК

04,54

4

K9Z 60/105E

2

8NVD48A-2U

2

КВА 0,63/5 диз.

УК

05,55

5

6ДКРН 74/160-2

1

8SV55-UA

2

TBBOX TD-170 маз.

УК

06,56

6

674-VTBF-160

2

8VD 26/20AL-2

3

TBBOX TD-170 маз.

УК

07,57

7

16PC2-2V

1

6ЧН 26/34

2

КВС 30/П-А маз.

УК

08,58

8

662-VTBF-140

2

8ЧН 25/34-2

2

КВС 30/П-А маз.

УК

09,59

9

574-VTBF-160

1

6ДГ 50M/700

3

КВВА 1,5/5 маз.

УК

10,60

10

12PC2-2V

2

8ДР 30/50-4-3

2

КВВА 1,5/5 маз.

УК

11,61

11

6ДКРН 45/120-7

1

8ЧН 25/34-2

2

КВ 15-3 маз .

УК

12,62

12

K6Z 70/120A

2

6NVD48A-2U

3

КВ 15-3 маз

УК

13,63

13

8ZD 72/48AL-1

1

6AL 20/24

2

КВВА 2,5/5 маз.

УК

14,64

14

6ZL 40/48

2

8ЧН 25/34-2

2

КВВА 2,5/5 маз.

УК

15,65

15

6L525IIPW

1

6AL 20/24

3

КВВА 4,5 маз.

УК

16,66

16

5ДКРН 50/110-2

2

8ЧН 25/34-2

2

КВВА 4,5 маз

УК

17,67

17

650-VTBF-110

1

6ЧНСП 18/22-600

2

КВВА 6,5 маз

УК

18,68

18

650-VTBF-90

2

8ЧН 25/34-2

3

КВВА 6,5 маз

УК

19,69

19

8TAD48

1

8VD 36/24A-1U

2

КАВ 1,6/7 маз.

УК

20,70

20

8TD48

2

8ЧН 25/34-2

2

КАВ 1,6/7 маз.

УК

21,71

21

6ДР42

1

8NVD48

3

КАВ 4/7 маз.

ВОУ

22,72

22

6L525P

2

8NVD36A-1U

2

КАВ 4/7 маз.

ВОУ

23,73

23

8ДР 43/61

1

6ЧН 25/34

2

КАВ 6,3/7 маз.

ВОУ

24,74

24

G6Z52/90

2

6Ч 23/30-1

3

КАВ 6,3/7 маз.

ВОУ

25,75

25

3Д 100

1

8Ч 23/30-1

2

КВ 15-3 маз.

ВОУ

26,76

26

5-2Д-42

2

6ЧСП 23/30-2

2

КВ 15-3 маз.

ВОУ

27,77

27

8NVD48A-2U

1

8NVD26A-2

3

DGS 1,2 диз.

ВОУ

28,78

28

8SV55-UA

2

8ЧН 25/34-2

2

DGS 1,2 диз.

ВОУ

29,79

29

8VD 26/20AL-2

1

8NVD26A-2

2

R4X8-90 маз.

ВОУ

30,80

30

6ЧН 26/34

2

6ЧНСП 18/22-400

3

ESH 6,3 маз.

ВОУ

31,81

31

6NVD48A-2U

1

8NVD26A-2

2

ESH 6,3 маз .

ВОУ

32,82

32

6ДГ 50M/700

2

6NVD26A-3

2

AGS маз.

ВОУ

33,83

33

8ДР 30/50-4-3

1

6Ч 23/30-1

3

AGS маз.

ВОУ

34,84

34

M50Ф-8

2

6Ч 23/30-1

2

KW 0,8135-01 маз.

ВОУ

35,85

35

6NVD48A-2U

1

6Ч 23/30-1

2

KW 0,8135-01 маз.

ВОУ

36,86

36

6AL 20/24

2

6NVD26A-2

3

Пиллард Ф маз.

ВОУ

37,87

37

6NVD48A-U

1

7Д12

2

Пиллард Ф маз.

ВОУ

38,88

38

8ЧН 25/34-3

2

6Ч 25/34-2

2

КВВА 4,5 маз

ВОУ

39,89

39

6ДР 30/50-6-3

1

3Д 12A

3

КВВА 6,5 маз

ВОУ

40,90

40

6ЧНСП 18/22-600

1

6ЧНСП 18/22-300

2

КВВА 6,5 маз

ВОУ

41,91

41

6ДР 30/50

2

6ЧН 18/22

2

КАВ 1,6/7 маз.

ВОУ

42,92

42

8VD 36/24A-1U

1

3Д6Н

3

КАВ 1,6/7 маз.

ВОУ

43,93

43

8ЧН 25/34-2

2

6NVD26,2

2

КАВ 4/7 маз.

ВОУ

44,94

44

8NVD48

1

6Ч 18/22

2

КУАВ 4/7 маз.

ВОУ

45,95

45

8NVD36A-1U

2

7Д6-150

3

КАВ 6,3/7 маз.

ВОУ

46,96

46

6ЧН 25/34

1

К-166М-2

2

КВ 15-3 маз.

ВОУ

47,97

47

6Ч 23/30-1

2

3Д6

2

DGS 1,2 диз.

ВОУ

48,98

48

8Ч 23/30-1

1

6ЧСП 18/22

3

DGS 1,2 диз.

ВОУ

49,99

49

6ЧСП 23/30-2

2

6NVD24

2

R4X8-90 маз.

ВОУ

50,100

50

6NVD36A-1

1

K-171-M-1

2

ESH 6,3 маз.

ВОУ

Топливо

Область применения

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

Примечание

Дизельное для быстроходных дизелей

(ДЛ, ДЗ, ДА, ДС)

ГОСТ 4749-73

ВОД

42700

Дизельное

(Л, З, А, С)

ГОСТ 305-82

ВОД

42500

Моторное ДТ

дизельное топливо

ГОСТ 1667-68

СОД, МОД, ПК

41700

Дополнительно

используется дизельное топливо

ГОСТ 305-82 в кол-ве 10…15 %

для ДВС

(запуск и маневры)

и кол-ве 5 %

для котлов

(растопка и др,)

Моторное ДМ

дизельный мазут

ГОСТ 1667-68

МОД, ПК

41400

Флотский мазут Ф5, Ф12

ГОСТ 10585-75

МОД, ПК

40900

Котельный мазут М40, М100

ГОСТ 10585-75

ПК

39200…39400