Судові енергетичні установки

Задача №1

Судно-постачальник для перевозки широкої номенклатури вантажів в арктичних широтах оснащено одновальною дизельною установкою потужністю Neгд .

До складу СЕУ входять три дизель-генератори потужністю по Ре кожен, два допоміжні котли , один утилізаційний котел головного двигуна (ГД) та три утилізаційні котли дизель-генераторів (ДГ), утилізаційна водоопріснювальна установка (ОУ) типу Д.

Прийняти такі дані: ККД ГД – 0,5; ККД ДГ – 0,48; допоміжного котла – 0,81; УК ГД – 0,41; УК ДГ – 0,2; ОУ – 0,3; витрати теплоти з газами ГД 0,27; ДГ – 0,29; з прісною водою ГД – 0,1; температура питної води – 50о С.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимів роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимі. Зіставте кількість пари, що випрацьовують допоміжний та утилізаційний котли.

Недостатні для розрахунків показники призначимо самостійно:

Рис.1 Структурно-функціональна схема СЕУ судна-постачальника

Таблиця. Режими роботи елементів СЕУ.

Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі,

 .

Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі,

 .

1. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ГД, кВт,

 .

2. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ДГ, кВт,

 .

3. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ДК, кВт,

 .

4. Теплота з відпрацьованими газами головного двигуна, кВт,

 .

5. Теплота з відпрацьованими газами дизель-генератора, кВт,

.

6. Потужність, що перетворюється на упор, кВт,

.

7. Кількість теплоти, що витрачено для отримання насиченої пари в допоміжному котлі, кВт,

,

де D – паропродуктивність котла, кг/год;

- ентальпія насиченої пари при тиску 0,7 МПа;

- ентальпія питної води при 50оС.

8. Кількість теплоти, що може бути передана в утилізаційному котлі головного двигуна від газів живильної воді для утворення пари, кВт,

9. Кількість теплоти, що може бути передана в утилізаційному котлі дизель-генератора від газів живильної воді для утворення пари, кВт,

.

10. Кількість теплоти, що витрачено для одержання насиченої пари в утилізаційному котлі головного двигуна, кВт,

11. Кількість теплоти, що витрачено для одержання насиченої пари в утилізаційному котлі дизель-генератора, кВт,

.

12. Кількість теплоти, що передана в головному двигуні прісній води, що його охолоджує, кВт,

.

13. Кількість теплоти, що може бути передана від гарячої прісної води для кипіння морської води і утворення вторинної пари, кВт,

.

Зіставимо кількість пари, що випрацьовують допоміжний та утилізаційні котли.

Паропродуктивність утилізаційного котла головного двигуна, кг/год,

.

Паропродуктивність утилізаційного котла дизель-генератора, кг/год,

.

Висновки:

Утилізаційний котел головного двигуна виробляє не набагато більше пари ніж допоміжний котел. Паропродуктивність утилізаційного котла дизель-генератора приблизно чотири відсотка від паропродуктивності утилізаційного котла, або допоміжного. Таким чином на ходовому режимі маємо економію палива в розмірі, яке було б потрібне для роботи ще б одного допоміжного котла.

Задача №2

Великий морозильний траулер-рибзавод для промислу та переробки рибо продукції оснащено одновальною з ГРК дизель-редукторною двох машинною установкою потужністю  з відбором потужності на два валогенератори по  кВт кожен.

До складу СЕУ входять три дизель-генератори потужністю по  кожен; допоміжний котел та два утилізаційні котли; чотири водоопріснювальні установки (ВОУ) типу Д.

Прийняті таки дані: ККД ГД – 0,46: допоміжного котла – 0,81; УК ГД – 0,41; ОУ – 0,4; витрати теплоти з газами ГД – 0,32; з прісною водою ГД – 0,12; температура забортної води – 200 С; тиск вторинної пари ВОУ 30 кПа; потреби прісної води складають 20 т/добу в режимі переробки продукції.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимів роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимі. Визначте можливість здобуття прісної води в ходовому режимі.

Недостатні для розрахунків показники призначимо самостійно:

, , , ,

Рис. 2 Структурно-функціональна схема СЕУ великого морозильного траулера-рибозавода

Таблиця. Режими роботи елементів СЕУ.

Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі,

.

Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі,

.

1. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ГД, кВт,

.

2. Потужність, що перетворюється на упор, кВт,

.

3. Кількість теплоти, що може бути передана в утилізаційному котлі головного двигуна від газів живильної воді для утворення пари, кВт,

.

4. Кількість теплоти, що витрачено для одержання насиченої пари в утилізаційному котлі дизель-генератора, кВт,

.

5. Кількість теплоти, що передана в головному двигуні прісній води, що його охолоджує, кВт,

.

6. Кількість теплоти, що може бути передана від гарячої прісної води для кипіння морської води і утворення вторинної пари, кВт,

.

7. Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі

.

8. Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі,

.

Визначимо кількість прісної води, яку можна здобути на ходовому режимі в чотирьох ВОУ.

,  ,

543=4D(2627 – 289) D = 0,058 м3/с = 0,058·3,6·24 = 5,016 т/добу

Таким чином, чотири ВОУ здобувають на ходовому режимі СЕУ 20 т/добу прісної води.

Задача №3

Наукове-дослідне судно для комплексного вивчення Мирового океану оснащено двохвальною дизель-редукторною установкою загальною потужністю . До складу СЕУ входять 4 дизель-генератори потужністю по  кожний, два допоміжні котли утилізаційні котли та дві водоопріснювальні установки типу Д.

При виконанні розрахунків прийняти такі дані: ККД ГД – 0,46; ККД двигуна, що приводить генератор – 0,41; допоміжного котла – 0,81; УК ГД – 0,24; ОУ – 0,4; витрати теплоти з газами ГД – 0,27; з прісною водою ГД – 0,1; температура питної води – 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимів роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимі. Визначте економію палива за добу при використанні утилізаційних котлів для виробництва пари в ходовому режимі.

Недостатні для розрахунків показники призначимо самостійно:

, , , , .

Рис.3 Структурно-функціональна схема СЕУ науково-дослідного судна

Таблиця. Режими роботи елементів СЕУ.

Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі з виконанням науково-дослідницьких робот,

.

Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі з виконанням науково-дослідницьких робот:

.

1. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ГД, кВт,

.

2. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ДГ, кВт,

 .

3. Кількість теплоти, що витрачено для отримання насиченої пари в допоміжному котлі, кВт,

.

4. Кількість теплоти, що виділяється при спалюванні палива в допоміжному котлі, кВт,

.

5. Потужність, що перетворюється на упор, кВт,

.

6. Кількість теплоти, що витрачено для отримання насиченої пари в утилізаційному котлі, кВт,

.

7. Кількість теплоти, що може бути передана від гарячої прісної води, яка охолоджує головний двигун, для кипіння морської води і утворення вторинної пари, кВт,

.

8. Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі з виконанням науково-дослідницьких робот,

.

9. Коефіцієнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимі з виконанням науково-дослідницьких робот,

.

Для виробництва пари в утилізаційному котлі витрачено 465 кВт теплоти. Якщо цю кількість пари вироблять в допоміжному котлі то витратимо

.

Для цього потрібно В кг/год мазуту,

.

Задача №4

Рибодобувне судно обладнане двохвальною дизель-редукторною установкою загальною потужністю  з відбором потужності на два валогенератори по  кожний. До складу СЕУ входять два дизель-генератори , допоміжний котел , опріснювальна установка.

При виконанні розрахунків прийняти такі дані: ККД ГД – 0,46; ККД двигуна, що приводить генератор – 0,32; допоміжного котла – 0,82; ОУ – 0,42; з прісною водою ГД – 0,12; температура питної води – 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимів роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимі. Визначте економію палива за добу в ходовому режимі.

Рис.4 Структурно-функціональна схема СЕУ рибодобувного судна

Також прийнято самостійно:

, , , ,

Таблиця. Режими роботи елементів СЕУ.

1. Кількість теплоти, що виділилась при спалюванні палива в ГД, кВт,

.

2. Потужність, що перетворюється на упор при роботі одного головного двигуна, кВт,

 .

3. Кількість теплоти, що витрачено для отримання насиченої пари в допоміжному котлі, кВт,

.

4. Кількість теплоти, що виділяється при спалюванні палива в допоміжному котлі, кВт,

.

5. Кількість теплоти, що передана в головному двигуні прісній води, що його охолоджує, кВт,

.

6. Кількість теплоти, що може бути передана від гарячої прісної води для кипіння морської води і утворення вторинної пари, кВт,

.

7. Коефіцієнт корисної дії СЕУ на ходовому режимі з вантажем,

 .

8. Коефіцієнт використання теплоти на ходовому режимі з вантажем,

.

Визначимо економію палива за добу в ходовому режимі.

На ходовому режимі для виробництва електричної енергії працюють один або два валогенератори. Якщо їх не було б, то електрична енергія вироблялась би в дизель-генераторах. Визначимо економію палива при виробництві електричної енергії в валогенераторах, яка виникає за рахунок різниці питомої витрати палива в головному двигуні та в дизель-генераторі.

Двигуни працюють на моторному паливі з нижчою теплотою згоряння 41500 кДж/кг.

Питома витрата палива в головному двигуні, кг/кВт·год,

.

Питома витрата палива в дизель-генераторі, кг/кВт·год,

.

Економія палива за добу, якщо працюють два валогенератори замість двох дизель-генераторів:

.

Задача №5

Науково-дослідне судно дальнього космічного зв’язку оснащено двох вальною чотирьох-машинною дизель-редукторною установкою з відбором потужності на два валогенератори по  кожний. До складу СЕУ входять 4 дизель-генератори по  кожний, допоміжний котел та водоопріснювальна установка типу Д, що працює за рахунок гарячої води системи охолодження двох головних двигунів. Потужність буксирування дорівнює .

При виконанні розрахунків прийняти такі дані: ККД ГД – 0,46, ДК – 0,82, ОУ – 0,41; витрати теплоти з прісною водою ГД – 0,13; температура живильної води – 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимів роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимі.

Самостійно призначаємо такі дані:

, , , , .

Рис. 5 Структурно-функціональна схема СЕУ науково-дослідного судна дальнього космічного зв’язку

Таблиця. Режими роботи елементів СЕУ.