5. Расчет потребности в тепловой энергии судна.

Потребность теплоты на судне складывается из трёх составляющих:

• отопление помещений

• санитарно – бытовые нужды

• технические нужды

Тепловая нагрузка потребления для судна Q_cyт, определится в первом приближении следующим образом.

Суммарный расход теплоты на собственной нагрузке для сухогрузных судов при температуре наружного воздуха –10°С и температуре за­бортной воды – 4 °С составляет для сухогрузных судов, кДж/ч:

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды находится по выражению:

,

где - удельный расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды, принимаемый равным для грузовых судов 1880…2720 . Принимаем ;

- удельный расход теплоты на приготовление кипячёной питьевой воды, принимаемый равным для грузовых судов 400…420 . Принимаем .

n_эк – численность экипажа, n = 11 чел.

Расход теплоты на технические нужды составляет:

.

Расход теплоты на отопление помещений:

6. Анализ существующих и перспективных систем утилизации теплоты.

Потери теплоты с выпускными газами и охлаждающей водой ДВС, называемые вторичными энергоресурсами, могут быть использованы в схемах утилизации для получения теплоты, механической энергии, в опреснительных и абсорбционных холодильных установках по отдельности или в комбинированных схемах СУТ.

Применение СУТ с содержанием опреснительных или холодильных установок для данного проекта теплохода нецелесообразно.

Рассмотрим некоторые системы утилизации теплоты, применяемые на сухогрузных теплоходах, где в качестве рабочего тела, используемого в системе теплоснабжения судна, выступает вода.

Данная схема (рис.2) может быть применена на судах для повышения температурного уровня теплоты во вторичном контуре системы охлаждения. Полученная высокопотенциальная теплота может быть использована в системе теплоснабжения судна. Горячая вода от двигателя прокачивается через испаритель, в котором она отдает тепло хладагенту.

Рис.2. Схема утилизации теплоты охлаждающей воды двигателя тепловым насосом.

1-утилизационный котел; 2- парораспределительная батарея; 3 насос; 4- испаритель; 5- конденсатор;

6- компрессор.

Далее пары хладагента адиабатически сжимаются в компрессоре, до рабочего давления и соответствующей температуры, при которой осуществляется конденсация рабочего тела. В конденсаторе первоначально перегретый пар охлаждается до насыщенного состояния, затем конденсируется, отдавая теплоту потребителю. Из конденсатора жидкость поступает к редукционному клапану, где происходит снижение давления. Образовавшийся в результате дросселирования влажный пар направляется в испаритель, цикл повторяется.

Рис.3. Схема утилизации теплоты охлаждающей воды двигателя.

1. Двигатель; 2- расширительный бак; 3 – распределитель; 4- холодильник;

5- циркулиционный насос. 6- клапан;

Вода по замкнутому контуру системы (рис.3) охлаждения прокачивается циркулиционным насосом. Система включает расширительный бак, через который производиться подпитка воды. Вода от потребителей проходит через трехходовой клапан, который регулируется в зависимости от температуры воды за двигателем и при повышении температуры воды выше заданной часть воды направляется в водоводяной холодильник. Клапан 6 обеспечивает циркуляцию воды по контуру, минуя потребителей. На стоянке потребители обеспечиваются теплотой от вспомогательного котла.

Рис.4.Схема утилизации выпускных газов с водогрейным УК и ВК

1 – водогрейный УК; 2 – расширительный бак; 3 – делитель; 4 – сборный бак; 5 – питательный насос; 6 – циркуляционный насос; 7 – водогрейный ВК;

СУТ на рис.4 включает водогрейный УК 1, питание которого осуществляется с помощью циркуляционного насоса 6, берущего воду из сборного бака 4. Горячая вода от УК поступает через делитель 3 к потре­бителям. подчистка водой осуществляется из расширительного бака 2. Схема предусматривает параллельную с УК работу ВК 7, который получа­ет воду из сборного бака 4 при помощи питательных насосов 5.Система может предусматривать подачу горячей воды к подогревателям топлива двигателей, питьевой и мытьевой воды, водяное отопление помещений и другие потребители.

Рис.5. Схема утилизации выпускных газов с водогрейным УК

1 – водогрейный УК; 2 – распределитель; 3 – насос; 4 – водоводяной холодильник;

Выхлопные газы, проходя через водогрейный УК (рис.5), нагревают рабочее тело – воду. Горячая вода направляется к потребителям через распределитель 2. Циркуляция воды осуществляется при помощи насоса 3. Данная СУТ применяется в ходовом режиме, на стоянке используется электрический водогрейный бойлер.

Рис.6. СУТ с водяным теплоносителем и регулировкой производительности по газовой стороне.

1 – заслонка; 2 – водогрейный УК; 3 – распределительная батарея; 4 – подогреватель воздуха; 5 – подогреватель мытьевой воды; 6 – насос; 7 – грелка; 8 – водогрейный ВК; 9 – сборный бак; 10 - насос

Циркуля­ционные насосы 6 и 10 подают воду в утилизационные котлы 2, где она нагревается до температуры 70—80° С. Горячая вода из котлов, через распределительную батарею 3 направляется к потребителям: грелкам водяного отопления 7, подогревателям мытьевой воды 5, подогревателям воздуха 4, подогревателям топлива и масла и т. д. От потребителей вода поступает в сборный бак 9, откуда насосами вновь подается в котлы. Утечки воды из системы компенсируются с помощью гидрофора. На стоянке вместо ути­лизационных работают вспомогательные котлы 8.

4

5

Рис.7. СУТ выхлопных газов и охлаждающей воды двигателя.

1 – водогрейный УК; 2 – распределитель; 3 – насос; 4 – воздухоподогреватель; 5 – холодильник водоводяной;

Двойная система утилизации теплоты (рис.7). В УК 1 утилизируются выхлопные газы, нагревающие горячую воду, которая подается потребителям путем принудительной циркуляции теплоносителя по трубопроводам системы отопления судна при помощи насоса 3. В СУТ охлаждающей воды двигателя включен воздухоподогреватель 4. Горячий воздух используется для обогрева МО.

Схемы на рисунках 6 и 4 в настоящее время распространены на водном транспорте. За основу для проектирования СУТ примем схем,изображенную на рисунке 5. Реализация схемы, представленной на рисунке 2 требует больших экономических затрат, кроме того повышаются требования по безопасности. Схема под номером 3 подразумевает отопление лишь в ходовом режиме, имеет большие массо – габаритные показатели. СУТ на рисунке 7 также не предусматривает режима работы при стоянке судна у причала, кроме того, снижается надёжность ГД при выходе из строя воздухоподогревателя.