Судовi енергетичнi установки

Задача №1

Судно-постачальник для перевозки широкоi номенклатури вантажiв в арктичних широтах оснащено одновальною дизельною установкою потужнiстю Neгд .

До складу СЕУ входять три дизель-генератори потужнiстю по Ре кожен, два допомiжнi котли , один утилiзацiйний котел головного двигуна (ГД) та три утилiзацiйнi котли дизель-генераторiв (ДГ), утилiзацiйна водоопрiснювальна установка (ОУ) типу Д.

Прийняти такi данi: ККД ГД тАУ 0,5; ККД ДГ тАУ 0,48; допомiжного котла тАУ 0,81; УК ГД тАУ 0,41; УК ДГ тАУ 0,2; ОУ тАУ 0,3; витрати теплоти з газами ГД 0,27; ДГ тАУ 0,29; з прiсною водою ГД тАУ 0,1; температура питноi води тАУ 50о С.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимiв роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимi. Зiставте кiлькiсть пари, що випрацьовують допомiжний та утилiзацiйний котли.

Недостатнi для розрахункiв показники призначимо самостiйно:

Рис.1 Структурно-функцiональна схема СЕУ судна-постачальника

Таблиця. Режими роботи елементiв СЕУ.

Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi,

Ва.

Коефiцiiнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимi,

Ва.

1. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ГД, кВт,

Ва.

2. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ДГ, кВт,

Ва.

3. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ДК, кВт,

Ва.

4. Теплота з вiдпрацьованими газами головного двигуна, кВт,

Ва.

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

.

6. Потужнiсть, що перетворюiться на упор, кВт,

.

7. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для отримання насиченоi пари в допомiжному котлi, кВт,

,

де D тАУ паропродуктивнiсть котла, кг/год;

- ентальпiя насиченоi пари при тиску 0,7 МПа;

- ентальпiя питноi води при 50оС.

8. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана в утилiзацiйному котлi головного двигуна вiд газiв живильноi водi для утворення пари, кВт,

9. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана в утилiзацiйному котлi дизель-генератора вiд газiв живильноi водi для утворення пари, кВт,

.

10. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для одержання насиченоi пари в утилiзацiйному котлi головного двигуна, кВт,

11. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для одержання насиченоi пари в утилiзацiйному котлi дизель-генератора, кВт,

.

12. Кiлькiсть теплоти, що передана в головному двигунi прiснiй води, що його охолоджуi, кВт,

.

13. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана вiд гарячоi прiсноi води для кипiння морськоi води i утворення вторинноi пари, кВт,

.

Зiставимо кiлькiсть пари, що випрацьовують допомiжний та утилiзацiйнi котли.

Паропродуктивнiсть утилiзацiйного котла головного двигуна, кг/год,

.

Паропродуктивнiсть утилiзацiйного котла дизель-генератора, кг/год,

.

Висновки:

Утилiзацiйний котел головного двигуна виробляi не набагато бiльше пари нiж допомiжний котел. Паропродуктивнiсть утилiзацiйного котла дизель-генератора приблизно чотири вiдсотка вiд паропродуктивностi утилiзацiйного котла, або допомiжного. Таким чином на ходовому режимi маiмо економiю палива в розмiрi, яке було б потрiбне для роботи ще б одного допомiжного котла.

Задача №2

Великий морозильний траулер-рибзавод для промислу та переробки рибо продукцii оснащено одновальною з ГРК дизель-редукторною двох машинною установкою потужнiстю Ваз вiдбором потужностi на два валогенератори по ВакВт кожен.

До складу СЕУ входять три дизель-генератори потужнiстю по Вакожен; допомiжний котел та два утилiзацiйнi котли; чотири водоопрiснювальнi установки (ВОУ) типу Д.

Прийнятi таки данi: ККД ГД тАУ 0,46: допомiжного котла тАУ 0,81; УК ГД тАУ 0,41; ОУ тАУ 0,4; витрати теплоти з газами ГД тАУ 0,32; з прiсною водою ГД тАУ 0,12; температура забортноi води тАУ 200 С; тиск вторинноi пари ВОУ 30 кПа; потреби прiсноi води складають 20 т/добу в режимi переробки продукцii.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимiв роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимi. Визначте можливiсть здобуття прiсноi води в ходовому режимi.

Недостатнi для розрахункiв показники призначимо самостiйно:

, , , ,

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

Таблиця. Режими роботи елементiв СЕУ.

Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi,

.

Коефiцiiнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимi,

.

1. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ГД, кВт,

.

2. Потужнiсть, що перетворюiться на упор, кВт,

.

3. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана в утилiзацiйному котлi головного двигуна вiд газiв живильноi водi для утворення пари, кВт,

.

4. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для одержання насиченоi пари в утилiзацiйному котлi дизель-генератора, кВт,

.

5. Кiлькiсть теплоти, що передана в головному двигунi прiснiй води, що його охолоджуi, кВт,

.

6. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана вiд гарячоi прiсноi води для кипiння морськоi води i утворення вторинноi пари, кВт,

.

7. Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi

.

8. Коефiцiiнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимi,

.

Визначимо кiлькiсть прiсноi води, яку можна здобути на ходовому режимi в чотирьох ВОУ.

, Ва,

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

Таким чином, чотири ВОУ здобувають на ходовому режимi СЕУ 20 т/добу прiсноi води.

Задача №3

Наукове-дослiдне судно для комплексного вивчення Мирового океану оснащено двохвальною дизель-редукторною установкою загальною потужнiстю . До складу СЕУ входять 4 дизель-генератори потужнiстю по Вакожний, два допомiжнi котли утилiзацiйнi котли та двi водоопрiснювальнi установки типу Д.

При виконаннi розрахункiв прийняти такi данi: ККД ГД тАУ 0,46; ККД двигуна, що приводить генератор тАУ 0,41; допомiжного котла тАУ 0,81; УК ГД тАУ 0,24; ОУ тАУ 0,4; витрати теплоти з газами ГД тАУ 0,27; з прiсною водою ГД тАУ 0,1; температура питноi води тАУ 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимiв роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимi. Визначте економiю палива за добу при використаннi утилiзацiйних котлiв для виробництва пари в ходовому режимi.

Недостатнi для розрахункiв показники призначимо самостiйно:

, , , , .

Рис.3 Структурно-функцiональна схема СЕУ науково-дослiдного судна

Таблиця. Режими роботи елементiв СЕУ.

Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi з виконанням науково-дослiдницьких робот,

.

Коефiцiiнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимi з виконанням науково-дослiдницьких робот:

.

1. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ГД, кВт,

.

2. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ДГ, кВт,

Ва.

3. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для отримання насиченоi пари в допомiжному котлi, кВт,

.

4. Кiлькiсть теплоти, що видiляiться при спалюваннi палива в допомiжному котлi, кВт,

.

5. Потужнiсть, що перетворюiться на упор, кВт,

.

6. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для отримання насиченоi пари в утилiзацiйному котлi, кВт,

.

7. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана вiд гарячоi прiсноi води, яка охолоджуi головний двигун, для кипiння морськоi води i утворення вторинноi пари, кВт,

.

8. Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi з виконанням науково-дослiдницьких робот,

.

9. Коефiцiiнт використання теплоти в СЕУ на ходовому режимi з виконанням науково-дослiдницьких робот,

.

Для виробництва пари в утилiзацiйному котлi витрачено 465 кВт теплоти. Якщо цю кiлькiсть пари вироблять в допомiжному котлi то витратимо

.

Для цього потрiбно В кг/год мазуту,

.

Задача №4

Рибодобувне судно обладнане двохвальною дизель-редукторною установкою загальною потужнiстю Ваз вiдбором потужностi на два валогенератори по Вакожний. До складу СЕУ входять два дизель-генератори , допомiжний котел , опрiснювальна установка.

При виконаннi розрахункiв прийняти такi данi: ККД ГД тАУ 0,46; ККД двигуна, що приводить генератор тАУ 0,32; допомiжного котла тАУ 0,82; ОУ тАУ 0,42; з прiсною водою ГД тАУ 0,12; температура питноi води тАУ 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимiв роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимi. Визначте економiю палива за добу в ходовому режимi.

Рис.4 Структурно-функцiональна схема СЕУ рибодобувного судна

Також прийнято самостiйно:

, , , ,

Таблиця. Режими роботи елементiв СЕУ.

1. Кiлькiсть теплоти, що видiлилась при спалюваннi палива в ГД, кВт,

.

2. Потужнiсть, що перетворюiться на упор при роботi одного головного двигуна, кВт,

Ва.

3. Кiлькiсть теплоти, що витрачено для отримання насиченоi пари в допомiжному котлi, кВт,

.

4. Кiлькiсть теплоти, що видiляiться при спалюваннi палива в допомiжному котлi, кВт,

.

5. Кiлькiсть теплоти, що передана в головному двигунi прiснiй води, що його охолоджуi, кВт,

.

6. Кiлькiсть теплоти, що може бути передана вiд гарячоi прiсноi води для кипiння морськоi води i утворення вторинноi пари, кВт,

.

7. Коефiцiiнт корисноi дii СЕУ на ходовому режимi з вантажем,

Ва.

8. Коефiцiiнт використання теплоти на ходовому режимi з вантажем,

.

Визначимо економiю палива за добу в ходовому режимi.

На ходовому режимi для виробництва електричноi енергii працюють один або два валогенератори. Якщо iх не було б, то електрична енергiя вироблялась би в дизель-генераторах. Визначимо економiю палива при виробництвi електричноi енергii в валогенераторах, яка виникаi за рахунок рiзницi питомоi витрати палива в головному двигунi та в дизель-генераторi.

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

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

.

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

.

Економiя палива за добу, якщо працюють два валогенератори замiсть двох дизель-генераторiв:

.

Задача №5

Науково-дослiдне судно дальнього космiчного звтАЩязку оснащено двох вальною чотирьох-машинною дизель-редукторною установкою з вiдбором потужностi на два валогенератори по Вакожний. До складу СЕУ входять 4 дизель-генератори по Вакожний, допомiжний котел та водоопрiснювальна установка типу Д, що працюi за рахунок гарячоi води системи охолодження двох головних двигунiв. Потужнiсть буксирування дорiвнюi .

При виконаннi розрахункiв прийняти такi данi: ККД ГД тАУ 0,46, ДК тАУ 0,82, ОУ тАУ 0,41; витрати теплоти з прiсною водою ГД тАУ 0,13; температура живильноi води тАУ 50 оС.

Розробити структурну схему, скласти таблицю режимiв роботи СЕУ, визначити ККД та КВТ на ходовому режимi.

Самостiйно призначаiмо такi данi:

, , , , .

Рис. 5 Структурно-функцiональна схема СЕУ науково-дослiдного судна дальнього космiчного звтАЩязку

Таблиця. Режими роботи елементiв СЕУ.