книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

имеет три коллектора, соединенных трубными пучками, обтекание трубок газами продольное — снизу вверх. Воздух из компрессора поступает в верхний коллектор, а затем по трубкам проходит в ниж­ ние коллекторы, чем обеспечивается противоточное движение теплообменивающихся сред. ,

Уравнение теплового баланса регенератора имеет вид

Воздух

и масса, как следует из последнего выражения, существенно зависят от принятой степени регенерации. В данном случае с увеличением степени регенерации поверхность нагрева растет как за счет увели-

чения количества передаваемого тепла, так и за счет уменьшения средней разности температур Д/С р -

Трубчатые регенераторы характеризуются относительно боль­ шими габаритами и массами. В этом отношении значительными пре­ имуществами обладают пластинчатые регенераторы, поверхность нагрева которых образована набором профильных штампованных листов. Схема элемента поверхности нагрева такого регенератора приведена на рис. 72, а. Газы и воздух движутся по каналам, обра­ зованным соседними листами, во взаимно перпендикулярных на­ правлениях: газы — по двухугольным каналам 1 нормально к плос­

точного охлаждения воздуха в ГТУ со ступенчатым сжатием. Обычно они выполняются в виде трубчатых теплообменных аппаратов с пере­ крестным током воздуха и охлаждающей воды. Вода проходит внутри трубок, а воздух омывает их снаружи.

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубкам воздухоохлади­ теля значительно ниже коэффициента теплоотдачи от трубок в воде, поэтому коэффициент теплопередачи в основном определяется теп­ лоотдачей от воздуха к стенкам трубок.

Эффективным способом уменьшения габаритов воздухоохладите­

8*

Глава V

СХЕМЫ Д И З Е Л Ь Н Ы Х УСТАНОВОК

ИУТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

§ 21

—требованиями, предъявляемыми к маневренности судна и установки;

—глубиной утилизации тепла отработавших газов и охлажда­ ющей воды;

—• ограничениями в массе и габарите установки;

— условиями заказа и поставки энергетического оборудова­ ния и др.

Указанные обстоятельства обусловливают выбор способа пере­ дачи мощности главных двигателей гребным винтам, числа и от­ носительной мощности генераторов судовой электростанции и пер­ вичных двигателей для их привода и другого оборудования.

Главные энергетические установки. Современные Д У на морских транспортных судах-, как правило, одновальные. Это объясняется упрощением обслуживания, меньшими массой и стоимостью уста­ новки, а также более высоким пропульсивным коэффициентом таких установок в сравнении с многовальными.

Из существующих способов передачи мощности судовому валопроводу (см. гл. XI) в Д У транспортных судов чаще всего исполь­ зуется прямая жесткая передача. При этом в качестве главных двигателей устанавливают малооборотные двухтактные дизели с газо­ турбинным наддувом и непосредственным реверсированием. На круп­ нотоннажных танкерах (супертанкерах) и контейнеровозах мощ­ ность главного двигателя достигает 22—33 тыс. кВт, что при частоте вращения вала 115—105 об/мин предопределяет большие вращающие

116

двигателями являются дизели средней оборотности (преимущест­ венно в дизель-редукторных установках) и высокооборотные (пре­ имущественно в установках с электродвижением), что уменьшает общие габариты и массы, несмотря на дополнительные габарит и массу редуктора или гребного электродвигателя с обслуживающими их вспомогательными механизмами и системами.

В дизель-редукторных установках в качестве главных двигате­ лей используют рядные или V-образные двухили четырехтактные дизели с повышенным газотурбинным наддувом. Дизели соединяют с одноступенчатым редуктором посредством гидравлических, элек­ тромагнитных или фрикционных муфт. Число дизелей в дизель-ре- дукторном агрегате (ДРА) бывает один, два, реже четыре. В дизельредукторных установках часто прибегают к отбору мощности на при­

экономичностью [0,210 кг/(кВт-ч)]. и приемлемыми габаритами. Установки с электропередачей используют главным образом на

судах ледового плавания или судах, к которым предъявляются по­ вышенные требования к маневренности (ледоколы, буксиры, суда технического флота).

Основным недостатком дизель-электрических установок является повышенный расход топлива (на 12—17%) в сравнении с установ­ ками с прямой передачей вследствие потерь при двойной трансфор­ мации энергии. Если же условия эксплуатации судна сопряжены с частыми маневрами и резкими изменениями нагрузки главной уста­ новки, то фактические суммарные за навигацию расходы топлива в дизель-электрической установке могут оказаться немного большими, чем в установках с прямой передачей, а в некоторых случаях — при эксплуатации портовых буксиров — даже меньшими, чем при пря­ мой передаче.

Современные дизель-электрические установки, использующие высокооборотные дизель-генераторы и гребные электродвигатели с редукторами, характеризуются хорошими массогабаритными показателями, удобством обслуживания и управления и возможно­ стью агрегатного ремонта оборудования.

В качестве главных двигателей на таких судах устанавливают двух- и четырехтактные дизели с газотурбинным наддувом, непосредственно соединяемые с генераторами электрической энер­ гии. Обычно дизели и генераторы монтируются на общей фундамент­ ной раме. Количество главных дизель-генераторов в одном машинном отделении 3—4, в установке 3—10. Суммарная мощность установки достигает 16 000 кВт (ледокол «Москва»).

Дизель-электрические установки ледоколов в силу указанных требований повышенной маневренности — многовальные (обычно

117

Двухвальные). На ледокольно-транспортных судах, как правило, идущих за ледоколом, установки одновальные.

Вспомогательные энергетические установки. В простейшем слу­ чае судовая электростанция комплектуется из дизель-генераторов, обслуживающих установку на ходу и на стоянке. Такие электростан­ ции, имеющие независимый от главной установки привод генераторов, называются автономными. В ДУ с развитой утилизацией тепловых потерь в составе судовых электростанций имеются турбогенера­ торы, использующие пар утилизационных парогенераторов, а в схе­ мах с отбором мощности — еще и валогенераторы. Турбогенераторы и валогенераторы, использующие энергию главной установки, ра­ ботают только на ходу судна, однако их применение позволяет эко­ номить моторесурс дизель-генераторов, уменьшить их число и по­ высить общий к. п. д. установки.

Для транспортных судов количество и мощность резервных гене­

нераторная установка. При отсутствии утилизации тепла отрабо­ тавших газов главных двигателей она обычно комплектуется из вспомогательных водотрубных парогенераторов шатрового типа на нефтяном отоплении, механизмов, аппаратов и устройств (водяные и топливные насосы, подогреватели, фильтры, емкости), необходи­ мых для их обслуживания.

В установках с утилизацией тепла отработавших газов на ходу судна используется пар, генерируемый в утилизационных парогене­ раторах, устанавливаемых на газоотводах главных двигателей, или в комбинированных, позволяющих получить пар на ходу судна (за счет утилизации тепла) и на стоянках (за счет тепла сжигаемого топлива).

В зависимости от мощности главных двигателей, потребностей в паре и от других, специфических для судна факторов, выбирается производительность, параметры пара, тип и количество парогенера­ торов в установке. На промысловых судах, где пар используется в основном для технологических целей, комбинируют вспомогатель­ ные и утилизационные парогенераторы.

Схемы ДУ. На рис. 74—76 изображены схемы Д У с прямой, редукторной и электрической передачами мощности. Установки имеют автономные электростанции и вспомогательные парогенера­ торы для обеспечения судовых потребителей электроэнергией и па­ ром. Такие установки, применявшиеся в основном на судах старой постройки, просты, удобны в обслуживании, но недостаточно эко­ номичны.

В настоящее время к экономическим показателям установок предъ­ являют более высокие требования. В связи с этим схемы Д У услож­ нились введением в них новых элементов и функциональных взаимо­ связей.

Основными направлениями в совершенствовании схем Д У с целью повышения их экономичности являются утилизация тепла отработав­ ших газов и охлаждающей воды, использование отбора мощности от главной установки для привода электрогенераторов, рациональная

118