- •И.А. Бурмака, а.В. Кирис, н.А. Козьминых Судовые энергетические установки и электрооборудование судов
- •Оглавление
- •4. Судовые паровые и газовые турбины 60
- •5. Судовые вспомогательные установки и механизмы 64
- •6. Судовые системы, передачи и валопровод 115
- •7. Судовое электрооборудование 131
- •Список литературы 138
- •Введение
- •1.1. Преобразование энергии в тепловых двигателях. Рабочее тело
- •1.2. Законы термодинамики
- •1. Теоретические основы работы тепловых двигателей
- •1.3. Параметры и процессы изменения состояния рабочего тела
- •1.4. Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •1.5. Цикл Карно. Анализ влияния характеристик циклов двс на их кпд
- •1.6. Схема работы и цикл простейшей газотурбинной установки (гту)
- •1.7. Схема работы и цикл трехступенчатого компрессора
- •1.8. Парообразование в судовых котлах
- •1.9. Схема работы и цикл и простейшей паротурбинной установки
- •1.10. Основные понятия теплопередачи
- •2. Судовое пароэнергетическое оборудование
- •2.1. Классификация и показатели работы котельных установок
- •2.2. Газотрубные котлы
- •2.3. Принцип работы водотрубного котла
- •2.4. Вертикальный водотрубный парогенератор с естественной циркуляцией
- •2.5. Вспомогательные водотрубные котлы с принудительной циркуляцией
- •2.6. Водный режим паровых котлов
- •2.7. Топливо и его свойства
- •2.8. Топочные устройства
- •2.9. Тягодутьевые устройства
- •3. Судовые двигатели внутреннего сгорания
- •3.1. Устройство двигателя внутреннего сгорания (двс)
- •3.2. Классификация и маркировка двс
- •3.3. Принцип действия четырехтактных двс
- •3.4. Газораспределение четырехтактных дизелей
- •3.5. Принцип действия двухтактных дизелей
- •3.6. Индикаторные показатели работы двс
- •3.7. Эффективные показатели двс
- •3.8. Сравнение двух– и четырехтактных дизелей
- •3.9. Пути повышения мощности двс
- •3.10. Наддув дизелей
- •3.11. Газораспределение и продувка двухтактных дизелей
- •3.12. Образование горючей смеси в дизелях
- •3.13. Утилизация теплоты на морских судах
- •4. Судовые паровые и газовые турбины
- •4.1. Принцип действия паровых турбин
- •4.2. Активные и реактивные паровые турбины
- •4.3. Многоступенчатые турбины
- •4.4. Газовые турбины
- •5. Судовые вспомогательные установки и механизмы
- •5.1. Назначение и классификация теплообменных аппаратов
- •5.2. Основы расчета теплообменных аппаратов
- •5.3. Конструкции теплообменных аппаратов
- •5.4. Назначение и классификация судовых холодильных установок
- •5.5. Схемы работы судовых холодильных установок Одноступенчатая холодильная установка
- •Холодильные установки судов для перевозки сжиженных газов
- •Конструкции элементов холодильной установки
- •5.6. Общие сведения о судовых насосах и их классификация
- •5.7. Насосы объемного принципа действия
- •5.7.1. Поршневые насосы
- •5.7.2. Роторные насосы
- •5.8. Насосы гидродинамического действия
- •5.8.1. Центробежные насосы
- •5.8.2. Осевые насосы
- •5.8.3. Струйные насосы
- •5.9. Судовые палубные механизмы и устройства
- •5.9.1. Якорные и швартовные устройства
- •5.9.2. Грузовые устройства и люковые закрытия
- •5.10. Судовые рулевые машины
- •5.10.1. Назначение рулевых машин и требования к ним
- •5.10.2. Электрогидравлические рулевые машины
- •5.10.3. Телепередачи рулевых машин
- •6. Судовые системы, передачи и валопровод
- •6.1. Система смазки
- •6.2. Система охлаждения
- •6.3. Топливная система
- •6.4. Система сжатого воздуха
- •6.5. Система газовыпуска
- •6.6. Осушительная, балластная и противопожарная системы
- •6.7. Система вентиляции и кондиционирования воздуха
- •6.8. Система отопления
- •6.9. Передачи
- •6.9.1. Механические передачи
- •6.9.2. Электропередачи
- •6.9.3. Гидродинамические муфты
- •6.10. Валопровод
- •6.10.1. Назначение и устройство валопровода
- •6.10.2. Особенности работы валопровода
- •7. Судовое электрооборудование
- •7.1. Требования к судовому электрооборудованию
- •7.2. Гребные электрические установки
- •Список литературы
- •Суднові енергетичні установки та електрообладнання суден
- •65029, М. Одеса, Дідріхсона,8, корп.7
1.5. Цикл Карно. Анализ влияния характеристик циклов двс на их кпд
Свой знаменитый цикл С. Карно опубликовал в 1824 г. Логика построения этого цикла заключается в том, что, если цикл составить из наиболее эффективных процессов, то и эффективность такого цикла будет наибольшей, т.е. КПД будет максимальным.
Эффективность процесса изменения состояния рабочего тела определяется потерями теплоты – чем они меньше, тем процесс более эффективен. Тогда самым эффективным процессом (из четырех стандартных) является адиабатный, так как при протекании этого процесса отсутствует теплообмен с окружающей средой. Но две адиабаты (эквидистантные кривые) не могут образовать цикл.
И
з
оставшихся трех стандартных процессов
наиболее эффективным является
изотермический процесс, т.к. внутренняя
энергия рабочего тела не меняется. Цикл
Карно, состоящий их двух адиабат и двух
изотерм, показан на рис. 6.
Очевидно, что после сжатия 3-4 необходим подвод теплоты (изотерма 4-1),после чего рабочее тело совершает рабочий ход 1-2 (расширение) и затем осуществляя-ется изотермический отвод теплоты 2-3.
И если КПД любого цикла определяется по формуле (1), то после подстановки q1 и q2 изотермических процессов и несложных математических преобразований можно получить КПД цикла Карно
,
(2)
из которой видно, что для повышения КПД необходимо температуру подвода теплоты (Т1) увеличивать, а температуру отвода теплоты (Т2) уменьшать. Это является правилом повышения эффективности работы любого теплового двигателя (здесь Т1 и Т2 соответственно максимальная и минимальная температура цикла).
Зная общие правила повышения КПД теплового двигателя, можно проследить влияние характеристик циклов на КПД. Очевидно, что увеличение ε и λ вызывает повышение КПД циклов ДВС, а увеличение снижает КПД. В первом случае с ростом ε и λ растет средняя температура подвода теплоты, а во втором – чем больше , тем хуже горит топливо, раз оно догорает в камере сгорания после прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).
1.6. Схема работы и цикл простейшей газотурбинной установки (гту)
Принципиально работа ГТУ может быть организована двумя способами: с подводом тепла при v = const и подводом тепла при р = const.
При работе ГТУ по циклу с подводом теплоты пара при v = const, камера сгорания отключается от компрессора и газовая турбина специальными запорными устройствами. За счет этого процесс в КС осуществляется изохорно и давление увеличивается значительно выше давления, создаваемого компрессором. В современных ГТУ, как правило, q подводится при р = const. На рис. 7 изображен цикл и принципиальная схема работы простейшей судовой ГТУ.

Характеристиками цикла являются степень повышения давления в компрессоре β = р2/р1 и степень изобарного расширения = v3/v2.
Внешний воздух, засасываемый турбокомпрессором, сжимается до давления р2 и нагнетается в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое топливо, которое сгорая, образует газообразные продукты сгорания высокой температуры. Затем продукты сгорания поступают в ГТ, где расширяются до атмосферного давления. Выпуск отработавших газов из турбины производится во внешнюю среду.
В ГТУ с точки зрения термодинамики процесс преобразования тепловой энергии в механическую осуществляется по тому же принципу, что и в ДВС. В обоих случаях сжатая горючая смесь после сгорания расширяется и производит работу, часть которой тратится на осуществление сжатия.
Иное конструктивное оформление ГТУ сравнительно с ДВС позволяет осуществить полное расширение газов в турбине, т. е. довести давление в конце расширения до внешнего давления, что увеличивает КПД.
