Министерство аграрной политики и продовольствия Украины

Керченский государственный морской технологический университет

Кафедра «Судовые энергетические установки»

Судовые энергетические установки

Методические указания

по выполнению расчета теплового баланса СЭУ

для студентов дневной и заочной форм обучения по направлению

6.070104 «Морской и речной транспорт »

Специальности «Судовождение», «Судовождение и промысловое рыболовство»

Керчь, 2012

Автор: Шаратов А.С. ассистент кафедры СЭУ КГМТУ

Рецензент: Попов В.В. ст. преподаватель кафедры СЭУ КГМТУ

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры СЭУ КГМТУ, протокол № от . .20 г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на заседании методической комиссии МФ КГМТУ,

протокол № ____ от __________

Методические указания утверждены на заседании Методического совета КГМТУ,

протокол № ____ от __________

© Керченский государственный морской технологический университет

Содержание

1. Основные теоретические сведения_____________________________		4
	1.1. Общее уравнение теплового баланса______________________	4
	1.2. Уравнение теплового баланса для судовой энергетической установки_________________________________________________	4
	1.3. Тепловой баланс ДВС___________________________________	5
	1.4. Тепловой баланс котлов_________________________________	6
2. Порядок расчета_____________________________________________		9
Литература____________________________________________________		14

1. Основные теоретические сведения

1.1. Общее уравнение теплового баланса

Тепловой баланс – это распределение затраченной теплоты между полезной работой и различными потерями.

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

_где: - располагаемая теплота, выделившаяся при сгорании топлива;

- теплота, эквивалентная эффективной работе;

- потери теплоты.

Тепловую эффективность работы оборудования принято оценивать коэффициентом полезного действия (КПД):

_=

1.2. Тепловой баланс двс

Тепловой баланс ДВС имеет вид:

_или

где: - теплота, выделившаяся при сгорании топлива, кВт;

- расход топлива, кг/час;

- низшая теплота сгорания топлива, кДж/час;

- эффективная мощность двигателя – это мощность, измеряемая на выходном фланце коленчатого вала, для дизельредукторных агрегатов (ДРА) эффективная мощность измеряется на выходном фланце редуктора, кВт;

- сумма потерь теплоты, раздельно для каждого вида потерь, кВт.

Двигатели внутреннего сгорания относятся к числу наиболее экономичных двигателей. КПД лучших образцов ДВС достигает 50—51 %, однако и в них теряется значительное количество теп­лоты: около 30—40 % с выпускными газами, 10—20 % с охлаждающими средами (вода, масло).

На рисунке 1 представлена типовая диаграмма теплового ба­ланса судовых ДВС. Все потоки энергии выражены в процентах, причем за 100 % принята химическая энергия сжигаемого топлива q_т.

Рисунок 1 - Типовая диаграмма теплового баланса судовых ДВС

Полезная работа — q_пол характеризуется эффективным КПД двигателя – η_е.

К потерям энергии относятся: q_н — теплота, рас­сеиваемая двигателем в окружающую среду и неучтенные потери; q_M — теплота, отводимая с охлаждающим маслом; q_вод — теплота, отводимая от двигателя с охлаждающей водой; q_в — теп­лота, отбираемая от воздуха в воздухоохладителе турбонагнетателя, данный вид потерь имеет существенное значение и учитывается при высоких степенях наддува; q_вг — теплота, отводимая с выпускными газами двигателя.

Большие значения КПД – для ДВС большей мощности, меньшие для ДВС небольшой мощности. При мощности ДВС менее 200 кВт, нижнее значение КПД может уменьшиться на 5%.

Анализируя диаграмму можно сделать несколько выводов:

1. Наибольшие потери – это потери с выхлопными газами, далее, по степени убывания, идут потери с охлаждающей водой, потери теплоты, отбираемые от воздуха в воздухоохладителе турбонагнетателя, потери теплоты, отводимые с охлаждающим маслом, потери теплоты, рас­сеиваемые двигателем в окружающую среду и прочие неучтенные потери.

2. Тепловой баланс дизеля зависит от его типа. При этом принята следующая классификация дизелей по частоте вращения n об/мин:

Малооборотные дизеля (МОД) n = 90…300 об/мин;

среднеоборотные дизеля (СОД) n = 300…1000 об/мин;

высокооборотные дизеля (ВОД) n≥ 1000 об/мин.

3. Наибольший КПД и соответственно наименьший удельный расход топлива, у МОД, наибольший – у ВОД.