- •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. Теоретические основы работы тепловых двигателей
- •1.1. Преобразование энергии в тепловых двигателях. Рабочее тело
- •1.2. Законы термодинамики
- •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
4.4. Газовые турбины
Газовые турбины часто имеют одну ступень и работают с частотой вращения до 15000 об/мин. Эти турбины, как было отмечено выше, широко применяют для привода нагнетателей в системах наддува дизелей.
Газотурбинные установки (ГТУ) являются перспективным типом СЭУ. Они сочетают положительные качества ПТУ и ДУ, но менее сложные по устройству.
Если не считать увеселительных целей и огнестрельного оружия, то ГТ является наиболее древним тепловым двигателем, ибо еще в 17 в. на Аронецком (Урал) металлургическом заводе была разработана не только конструкция, но и сделана газовая турбина.
В отличие от ПТУ здесь отсутствуют котлы, деаэраторы, конденсаторы и т.д. (все элементы конденсатно-питательной системы). В то же время ГТУ, как ротативный двигатель, обладает более высокими маневренными качествами по сравнению с ДУ (лучшей нагрузочно-скоростной характеристикой), а также гораздо более простой конструкцией. К преимуществам также можно отнести возможность использования практически любых топлив, малый вес и компактность.
К недостаткам относятся трудность осуществления реверса мощных установок, необходимость ограничения температуры в проточной части (ротор работает в режиме темно-малинового свечения, а жаростойкие легированные стали очень дороги), а также необходимость снабжения камеры сгорания (КС) воздухом в большом количестве и высокого давления, на что расходуется значительная часть полезной мощности ГТ.
В ГТУ, в отличие от ПТУ, рабочее тело не претерпевает фазовых превращений в процессе подвода и отвода q. Поэтому вместо питательного насоса, расходующего до 1–2% мощности ПТУ, ГТУ снабжена компрессором, потребляющим до 75% мощности ГТУ из-за упругости (сжимаемости) воздуха.
Несмотря на ряд преимуществ, газотурбинные установки на судах торгового флота в последнее время практически не используются по целому ряду причин.
5. Судовые вспомогательные установки и механизмы
5.1. Назначение и классификация теплообменных аппаратов
Все теплообменные аппараты по способу передачи теплоты делятся на поверхностные и смешения. В поверхностных теплообменных аппаратах передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется через твердую стенку. Процесс теплопередачи в смесительных теплообменных аппаратах осуществляется путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей.
Поверхностные теплообменные аппараты в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные.
В рекуперативных аппаратах теплота от одного теплоносителя к другому передается через разделяющую их стенку из теплопроводного материала. В регенеративных аппаратах теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, которая нагреваясь аккумулирует теплоту "горячего" теплоносителя, а охлаждаясь отдает теплоту "холодному" теплоносителю. Регенеративные теплообменные аппараты часто являются аппаратами периодического действия.
Рекуперативные теплообменные аппараты могут быть классифицированы по следующим признакам:
1. По роду теплоносителей в зависимости от их агрегатного состояния:
– паро-жидкостные;
– жидкостно-жидкостные;
– газо-жидкостные;
– газо-газовые;
– паро-газовые.
2. По конфигурации поверхности теплообмена:
– трубчатые с прямыми трубками;
– спиральные;
– пластинчатые;
– змеевиковые;
– ребристые или оребренные.
3. По компоновке поверхности теплообмена:
– кожухотрубные аппараты;
– аппараты типа "труба в трубе";
– орсительные аппараты, которые не имеют ограничивающего корпуса.
Теплообменные аппараты поверхностного типа могут быть так же классифицированы:
1. По назначению: подогреватели, охладители, конденсаторы, испарители и т.д.;
2. По взаимному направлению потоков рабочих сред: прямоток, противоток, смешанный ток;
3. По числу ходов теплоносителей и т.д.
На судах преимущественно применяются рекуперативные теплообменные аппараты поверхностного типа.
Теплообменные аппараты различного назначения обеспечивают работу главного и вспомогательных двигателей, судовой котельной установки, судовой холодильной установки и системы кондиционирования воздуха, санитарных и бытовых систем и т.д.