- •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
1.9. Схема работы и цикл и простейшей паротурбинной установки
Основным циклом паротурбинных установок является цикл Ренкина. Схема работы таких установок и цикл Ренкина показаны на рис. 9, где:
1–2 – адиабатное расширение пара в турбине;
2–3 – конденсация пара в конденсаторе;
3–4 – подача воды в котел (показано условно), т.к. давление конденсата повышается насосом;
4–1 – подогрев воды, ее кипения (парообразование) и перегрев, что происходит при постоянном давлении.
Является очевидным, что для повышения КПД циклов ПТУ необходимо повышать давление в котле, увеличивать температуру перегретого пара (эти два способа повышают среднюю температуру подвода теплоты Т1) и уменьшать давление в конденсаторе (это уменьшает среднюю температуру отвода теплоты Т2), что ограничено параметрами окружающей среды. В судовых ПТУ также применяется двойной (вторичный) перегрев пара, когда частично отработавший пар (например после турбины высокого давления) направляется во второй пароперегреватель. Это позволяет увеличить среднюю температуру подвода теплоты, что повышает η цикла.
1.10. Основные понятия теплопередачи
В состав судовой энергетической установки, помимо тепловых двигателей, входит множество устройств и аппаратов, действие которых основано на передаче теплоты от более нагретых тел к менее нагретым. Так, например, в пароэнергетической установке главным теплообменным устройством является паровой котел с подогревателями воды и воздуха (котельный агрегат), конденсатор отработавшего пара, подогреватели питательной воды и топлива, охладители масла, пара и т.д.
Точно также на дизельных судах имеются подогреватели топлива, охладители масла, воды и воздуха.
Процессы теплопередачи пронизывают все области технических и биологических знаний человека. Наиболее сложным и совершенным теплообменным аппаратом является человеческий организм. Расстройство его терморегулирования на десятые доли градуса приводит к ухудшению деятельности всех его органов.
Существует бесчисленное множество теплообменных процессов, которые по своей физической сущности могут быть разбиты на три основные группы:
1. Теплопроводность (кондукция) – молекулярный процесс переноса теплоты в виде переноса импульса движения от молекулы к молекуле данного тела. Осуществляется самопроизвольно от участков тела с большей температурой к участкам с более низкой температурой. Очевидно, что чем меньше расстояние между молекулами, тем проводимость теплоты проявляется лучше. Отсюда она высока в твердых телах и исчезающе мала в газах и парах, например серебра= 458 Вт/м∙град, возд≈ 0,025 Вт/м∙град, где λ – коэффициент теплопроводности (определяет количество теплоты, которое проводит вещество, и является основной характеристикой теплопроводности).
2. Теплоотдача (конвекция) – молярный процесс переноса теплоты вместе с потоком теплоносителя. Эффект передачи теплоты теплопроводностью становится в этом случае второстепенным. Основной характеристикой теплоотдачи является коэффициент теплоотдачи , определяющий количество теплоты, передаваемой теплоотдачей к или от подвижного теплоносителя теплообменной поверхности. Значение меняется в очень широких пределах.
В описанных выше процессах теплота переносится соприкосновением, т.е. осуществляется при непосредственном контакте физических областей с разными температурами.
3. Лучистый теплообмен (радиация) – процесс распространения тепловой энергии в виде тепловых волн, распространяющихся со скоростью света. Материальным носителем излучения служит электромагнитное поле, а разница между тепловым и световым лучом заключена только в величине их длин волн (свет 0,4 ÷ 0,8 мк, теплота 0,8 ÷ 40 мк и до ).
Как правило, различные теплообменные процессы осуществляются комплексно, т.е. наблюдается совместное протекание процессов радиации, теплопроводности и конвекции. Комбинации могут быть самые различные.
Комплексный теплообменный процесс, включающий несколько частных, в целом называется теплопередачей.
Интенсивность как частных, так и комплексных теплообменных процессов зависит от величины ряда определяющих факторов, к основным из которых относятся следующие:
1. Температурный напор ∆t, представляющий разность температур между различными участками исследуемого пространства, участвующего в теплообмене. Как правило, увеличение ∆t интенсифицирует теплообмен (за исключением пленочного кипения).
2. Физические свойства теплообменивающихся сред.
Теплообменниками называются устройства, в которых теплота передается от одной среды к другой. В простейших теплообменниках не происходит никаких других, кроме температурных, изменений. В ряде теплообменников еще происходят и физические преобразования (например, изменение агрегатного состояния).
Более подробно теплообменные аппараты рассмотрены в главе 5.