1.8. Энергетический баланс сэу

№

Параметр, размерность

Обозна-чение

Численное

значение

Исходные данные

1

Заводская маркировка

2

Маркировка

3

Тип ДВС

4

Номинальная эффективная мощность, кВт

5

Номинальная частота вращения, об/мин

n_ном

6

Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч

Расчетные данные

7

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

8

Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%

9

Полезно используемое тепло, кВт/%

Потери:

10

- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%

q_вг

11

- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%

q_вод

12

- теплота, отводимая с охлаждающим маслом, кВт/%

q_M

13

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

q_в

14

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

q_н

№

Параметр, размерность

Обозна-чение

Численное

значение

Исходные данные

1

Заводская маркировка

2

Маркировка

3

Тип ДВС

4

Номинальная эффективная мощность, кВт

5

Номинальная частота вращения, об/мин

n_ном

6

Номинальный удельный расход топлива, кг/кВт∙ч

Расчетные данные

7

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

8

Теплота, полученная от сгорания топлива, кВт/%

9

Полезно используемое тепло, кВт/%

Потери:

10

- теплота, отводимая с выпускными газами, кВт/%

_вг

11

- теплота, отводимая с охлаждающей водой, кВт/%

_вод

12

- теплота, отводимая с охлаждающим маслом ,кВт/%

_M

13

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

_в

14

- 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

Расчетные данные

6

Загрузка на расчетном режиме, %

_kреж

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 5 - Расчет тепловых и энергетических 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

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

Наименование

1. Тепловой баланс ДВС

1.1 Расход тепла, полученного от сжигания топлива, полезноиспользуе-мое 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 на режиме

Тепловой поток, полученный от сжигания топлива

Часовой расход топлива

Полезноиспользуемое 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 выхлоп- ных газов в коллек- торе номинальная

Теплоемкость продуктов сгорания при (“чистых” газов)

Суммарный коэффициент избытка воздуха:

Теплоемкость выхлопных газов в коллекторе

Температура выхлоп- ных газов в коллек- торе на режиме:

Потеря тепла с уходящими газами для 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 выхлоп-ных газов в коллек- торе на режиме:

Температура выхлопных газов за турбиной

Потеря тепла с уходящими газами ДВС с наддувом (за турбиной)

- то же в %

1.2.2. Потери с охлаждающей водой

Повышение температуры охлаждающей воды

Коэффициент

производительности насоса пресной воды

Часовой расход воды на один двигатель,

Теплоемкость пресной воды

Потеря 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 %

1.2.4 Потери в окружающую среду

Потери в охладителе наддувочного воздуха

Потери в окружающую среду (небаланс)

- тоже в %

1.3 Утилизация тепловых потерь

1.3.1 Утилизация потерь уходящих газов

Тепловой баланс утилизационного котла (УК)

Паропроизводитель-

ность УК

КПД утилизацион-ного котла (коэффи-циент использования теплоты выпускных газов)

Вторичноиспользуе-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 охлаждаю-щей водой

1.3.2.1 Тепловой баланс водо-опреснительной установки (ВОУ)

Мощность теплового потока, поступаю-щего в ВОУ или теплообменный аппарат

Производительность ВОУ (дистиллят)

Тепловой поток, необходимый для обеспечения выработки дистиллята (вторичноиспользуе-мое тепло)

Коэффициент использования теплоты охлаждающей воды

Коэффициент потерь в окружающую среду

Тепловой поток, возвращаемый в ДВС (отводимый в водяной холодильник двигателя)

- то же в %

Потери в окружающую среду

- то же в %

1.3.2.2. Тепловой баланс тепло-обменных аппаратов (ТО)

Мощность теплового потока, поступающего в ВОУ или теплообменный аппарат

Коэффициент использования теплоты

Вторичноиспользуе-мое тепло

Коэффициент потерь в окружающую среду

Тепловой поток, возвращаемый в ДВС (отводимый в водяном холодиль-нике двигателя)

- 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, полезноиспользуе-мое тепло

Марка ВК

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 используемое тепло

3.2. 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

4. Расчеты энергетических балансов

4.1 Пропульсив-ная 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

4.2. Судовая электростанция

Потоки энергии замкнутых циркуляционных контуров вспомогательного двигателя – аналогично п.п. 85,86,87.

Мощность дизельгенератора на режиме

Мощность валогенератора

Суммарная мощность электростанции на режиме

4.3. Вспомогатель-ная энергетическая установка

Потоками энергии замкнутых циркуляционных контуров для вспомогательного и утилизационного котла являются контуры питательной воды

Обозна-

чение

_kреж

Р_Н

Р_ЗТ

_m

_K

С^ВОД

Ед.

изм.

кВт

-

кВт

-

_кВт

_кВт

кг/кг

⁰С

С⁰

С⁰

K⁰

кВт

%

МПа

МПа

МПа

K⁰

С⁰

K⁰

С⁰

кВт

%

⁰С

кг/час

кВт

%

⁰С

_кг/час

кДж/кг⁰С

_кВт

%

%

_кВт

_кВт

%

кг/ч

-

кВт

%

кВт

%

кВт

%

_кВт

т/сут

_кВт

-

_кВт

%

кВт

%

_кВт

-

_кВт

_кВт

%

кВт

%

кг/ч

-

кг/ч

кДж/кг

кг/ч

кг/ч

_кВт

кВт

%

кВт

%

%

_кВт

_кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

Способ определения/

Числовая операция

ГД - по Табл. 1

ВД -по Табл. 2

ГД - по Табл. 1

ВД -по Табл. 2

По паспортным данным двигателя

По паспортным данным двигателя

По тепловому расчету ГД или По характеристике двигателя

По характеристике двигателя, исходя из k_реж

Определен в тепловом расчете ГД

для ВД:

При заборе воздуха из машинного отделения

0,9352+0,0000934•t_B

По характеристике ДВС

1,03+0,000126•

для ГД по тепловому расчету

для ВД по паспортным данным

Далее до п.28 расчет проводится по одному из вариантов:

- для ДВС без наддува

- для ДВС с наддувом

Расчет для ДВС без наддува

По характеристике двигателя

Расчет для ДВС с наддувом

Принимается Р_Н=0,13-0,25МПа, для ДВС форсированного типа Р_Н=0,26-0,35Мпа

(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

По характеристике ДВС исходя из k_реж

По характеристике ДВС исходя из k_реж

или

По данным, собранным на преддипломной практике

≈ (7¸12)

Принимается К = 0,004…0,008

Принять по производит. насоса пресной воды, по данным практики, или

Принимается = 4,19

По данным двигателя, собранным на преддиплом-ной практике ≈ 5…15⁰С

Принимается

10¸18

40¸60

30¸50

Принимается = 1,9

Принимается по данным преддипл. практики, или

_{для МОД и СОД}

≈ 5-8 %

для ВОД ≈ 8-10 %

Для ДВС с наддувом

Для ДВС без наддува

По установленому на судне оборудованию

По установленому на судне оборудованию

Принять = 0,95…0,98

Принять = 0,95…0,98

По данным оборудования,

установленного на судне

Принять = 0,95…0,98

Проводится аналогично расчету теплового баланса ГД. Основная замена формул индекс ГД на ВД

По Табл.3

По Табл.3

По Табл.3

По паспорту котла

По паспорту котла

По характеристике котла,

_{с учетом рис10}

По паспорту котла

По характеристике котла

Принять 0,5 %

Принять 0,5…1 %

По данным оборудования, установленного на судне

Примечание

Главный двигатель, вспомогатель-

ный двигатель

Или по Табл.7

Или с поправочным коэффициентомпо рис. 9

,

При неизвестном химическом составе топлива принять

_=14,1…14,3

Или по Табл.11

Или для 4-х тактных ВД ≈ 1.8…2.7

Или с поправочным коэффициентом

по рис. 9

Или с поправочным коэффициентомпо рис. 9

- попра-вочный коэффициент по рис. 9

Или принимается по производит. масляного насоса

На частичных режимах домножается на - поправочный коэффициент по рис. 9

То же

Если турбо-нагнетатель не установлен, то

здесь и далее в расчете УК

По данным оборудования, установленного на судне

Подогреватели питательной воды для котлов, прочее

Необходимо учитывать, что коэффициент загрузки СЭС, коэффициент загрузки ДГ и коэффициент загрузки ВД-это различные показатели

Или по Табл.7

Или по Рис.10

принимается

- темпе-ратура пресной воды на входе в двигатель, по данным пред-дипломной практики

- темпе-ратура масла на входе в двигатель по данным пред-дипломной практики

- КПД муф-ты по Табл. 9

-КПД передачи по

Табл. 9

-КПД валопровода по Табл. 9.

- пропуль-сивный КПД по табл.9

- КПД генератора

по табл. 10

- КПД генератора

по табл. 10

- температура питательной воды котла.

По данным оборудования, установленного на судне

Группы оборудования

СЭУ в целом

Пропульсивная установка

Судовая электростанция

Вспомогательная энергетическая установка

Базовая

Изменен-

ная

Показатель,

кВт

Главный двигатель

Утилизац.

котел ГД

Вспомога-

тельный двигатель

Утилизац.

котел ВД^*

Вало-

венера-

тор

Вспомогат. котел

Утилизац.

котел ГД, ВД

ВОУ или дополнит.оборудов.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Теплота, от сгорания топлива

Заполняется

Заполняется

Тоже, %

100

100

100

в случае

в случае

Полезно

используемое тепло

использования

вторичных

использования

вторичных

Тоже, %

знергоресурсов

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. cреду

(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

Утилизац.

котел ГД

Вспомога-

тельный двигатель

Утилизац.

котел ВД

Вало-

венера-

тор

Вспомогат. котел

Утилизац.

котел ГД

ВОУ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Потери в муфте

КПД муфты, %

Потери в передаче

КПД передачи, %

Поток энергии,

после передачи

Тоже, %

Разделение энергии,

к валопроводу/

к валогенератору

Тоже, %

Потери в валопровод.

КПД валопров., %

Поток энергии,

подводимый к движителю

Потери в винт-корпус

Пропульсивный КПД, %

Потоки энергии,

подводимые к потребителям

Буксировочная мощность

Мощность СЭС

Производительность оборудования

Тип ДВС

Температура выхлопных газов в коллекторе - ,^ОС

4-х тактные

без наддува

380…450

4-х тактные

с наддувом

360…410

2-х тактные

с контурной продувкой

270…310

2-х тактные

с прямоточно-клапанной продувкой

360…380