6 Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов

Вспомогательные, утилизационные и комбинированные котельные установки предназначены для обеспечения теплом на стояночном и ходовом режимах вспомогательных потребителей СЭУ и общесудовых потребителей с ДУ и ГТУ - для отопления помещений, санитарно-бытовых нужд, для обеспечения работы главной энергетической установки (подогреватели топлива, масла и т.д.). Автономные котлы используют тот же сорт топлива, что и главные установки.

При выборе типа котла можно руководствоваться опытом эксплуатации построенных судов, а также следующими соображениями. Обычно на судах морского флота независимо от типа судна и СЭУ, а также на всех танкерах, где имеется большое количество различных потребителей теплоты и пара, целесообразно устанавливать паровые котлы. Для большинства грузовых и грузопассажирских судов, толка­чей предпочтительней схема с применением горячей воды. Исходя из этого выбираем водогрейные котлы.

1. Расчет общего максимального потребления теплоты по всему судну на ходовом и стояночном режимах

Максимальное потребление теплоты в стояночном режиме.

,

где:

k_о = 0,75- коэффициент одновременности;

k_c = 1,1 - коэффициент запаса;

k_з = 0,5 - коэффициент загрузки потребителей на стояночном режиме;

Q_от =23,3+0,012^.G (кВт) - расход теплоты на отопление помещений для сухогруза;

G = 2600 т - грузоподъемность судна;

;

Q_сб = n_к (g_м + g_п) (кДж/ч) - расход теплоты на санитарно-бытовые нужды;

n_к = 10 чел - число членов экипажа;

g_м = 0,55 кВт/чел - расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды;

g_п = 0,12 кВт/чел - расход теплоты на приготовление питьевой кипяченой воды;

;

Q_ПТ = 0,15^.(Qот + Qсб) (кВт) -расход теплоты на подогрев топлива и технические нужды;

;

.

Максимальное потребление теплоты в ходовом режиме

,

где:

k_о = 0,7- коэффициент одновременности на ходовом режиме;

k_c = 1,1 - коэффициент запаса;

k_з = 0,9 - коэффициент загрузки потребителей на ходовом режиме;

.

Расчёт общего потока теплоты, потребного на судне, производится в табличной форме (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Потреби- тели теплоты	Макси­маль-ный поток теплоты	Режим работы судна
		Ходовой		Стояночный
		Коэффи- ци­ент загрузки kз	Потребный поток энер­гии	Коэффи- циент загрузки, kз	Потребный поток энер-гии
Отопление	54,5	0,9	49,05	0,5	27,25
Приготов-ле­ние горячей воды	6,7	0,9	6,03	0,5	3,35
Подогрев топлива, масла и пр. нужды	9,18	0,9	8,2	0,5	4,59
Итого:			63,28		35,19

Общее количество теплоты, которое может быть утилизовано

где - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы:

;

-коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду и загрузку ДВС;

- низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг, ;

- температура газов входящих в котёл УК и температура уходящих газов за котлом;

- коэффициент избытка воздуха ДВС (для ВОД);

- теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг;

- удельная теплоёмкость газов, кДж/кг·К;

- удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч, b_e=0.197кг/кВтч;

- суммарная мощность главных двигателей, кВт, .

Производительность котла по теплоносителю определяют по формуле:

D_к=3600Q_к/∆h, кг/ч

где Q_к- тепловой поток котла, кВт;

∆h – прирост энтальпии пара (воды) в котле, кДж/кг.

D_k=3600*14,3/185=278 кг/ч.

Характеристики утилизационного котла

Так как, Q_ук >, то мощность утилизационного котла принимается рав­ной .

Характеристики утилизационного котла приведены в таблице 6.2

Таблица 6.2 - Основные характеристики утилизационного котла КАУ-4,5

Характеристика	Значение
Тепловая мощность Nк, кВт	52
Рабочее давление воды P, МПа	0,13
Температура газов на выходе из котла tвых, оС	90
Температура газов на входе в котел tвх, оС	400
Площадь поверхности нагрева F, м2	4,5
Масса котла с водой Gк +Gв, кг	562
Масса котла без воды Gк, кг	482
Полное аэродинамическое сопротивление котла ∆hп, кПа	2,2
Тепловая напряженность поверхности нагрева qн, кВт/м2	11,6

Автономный котел выбираем по величине общего потребления теплоты на стояночном режиме.

.

Выбираем автономный водогрейный котел КОАВ–40.

Характеристики автономного котла

Подходящий водогрейный автономный котёл - КОАВ–40. Его характеристики представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Характеристики котла КОАВ–40.

Характеристика	Значение
Тепловая мощность Nк, кВт	47
Рабочее давление воды p, МПа	0,12
Расход топлива, кг/ч	5,1
Ширина, мм	750
Высота, мм	1050
Длина, мм	950
Площадь поверхности нагрева H, м2	1,5
Суммарная масса котла, кг	340