Система охлаждения пресной водой

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Тепло, воспринятое пресной водой от ГД:

Q_пв = (0,085...0,150)b_eN_eQ^P_H = 0,1*0,301*4043*42700 = 51,9*10⁵ кДж/ч,

Тепло, воспринятое пресной водой от поршней:

Q_п = (0,04...0,050)b_eN_eQ^P_H = 0,04*0,301*4043*42700 = 20,78*10⁵ кДж/ч,

Подача насоса пресной воды:

где C_ПВ=4,17 кДж/(кг*град) – теплоемкость пресной воды;

Δt_ПВ=(8...10)⁰С = 10⁰С – разность температур пресной воды между входом и выходом из водо-водяного охладителя.

ρ_ПВ=1000 кг/м³ – плотность воды;

Мощность насоса пресной воды:

где κ_з=(1,15...1,25) = 1,2 – коэффициент запаса насоса по подаче;

η_НПВ=(0,65...0,70) = 0,68 – к.п.д. насоса;

Н_НПВ=(0,2...0,3) = 0,25 МПа – напор насоса.

Выбираем центробежный насос НЦВ-250/20

Система охлаждения забортной водой

Тепло, воспринятое забортной водой от пресной воды, масла и воздуха в воздухоохладителе турбокомпрессоров:

Q_зв=Q_пв+Q_м+Q_в

где Q_в – тепло, переданное от наддувочного воздуха охлаждающей забортной воде.

Q_в= 1,005*13,9*(401-293) = 1508,7 кДж/ч,

где =1,005 кДж/(кг град) – удельная теплоёмкость воздуха

=be*Ne*a *j*L_o/3600 = 0.301*4043*1.8*1.6*14.3/3600 = 13.9 кг/с - потребное количество воздуха

= 293 К – начальная температура воздуха

= * =293 = 401 К – температура воздуха после компрессора

k = 1,4 - показатель адиабаты сжатия

кДж/ч

Подача насоса заборной воды:

м³/ч

Где кДж/кг∙град - удельная теплоемкость забортной воды;

кг/м³ - плотность забортной воды;

- нагрев воды в охладителях, ⁰С принимаю ⁰С

Мощность потребляемая насосами забортной воды системы охлаждения:

Где - коэффициент запаса мощности электродвигателя, принимаю

МПа - напор создаваемый насосом;

- к.п.д. центробежного насоса.

Выбираем центробежный насос НЦВ-250/30

Выбор утилизационного парового котла

Паропроизводительность комбинированного котла оценим используя относительную паропроизводительность комбинированного котла судна-прототипа;

кг/ч

По паропроизводительности выбираем комбинированный котел котел типа КВК-2,5 водотрубный, с параметрами пара:

Выбор опреснительной установки

Расход пресной воды:

Q_СУТ = Q_Х.Б + Q_СЭУ

Q_СЭУ – расход пресной воды на СЭУ

Q_СЭУ = 0,0002*∑N_гд = 0,0002*8086 = 1,6 т/сут

Q_Х.Б – расход пресной воды на хозяйственно-бытовые нужды.

Q_Х.Б. = n*(d_П + d_М + d_Ф)*10^-3 = 38*(50+100+50)*10^-3 = 7,6 т/сут

n – количество членов экипажа

d_П – расход питьевой воды на человека: d_П = 50 л/(ч*сут)

d_М – расход мытьевой воды на человека: d_М = 100 л/(ч*сут)

d_Ф – фановые воды: d_Ф = 50 л/(ч*сут)

Q_СУТ = Q_Х.Б + Q_СЭУ = 7,6+1,6 = 9,2 т/сут = 9,2 м³/сут

Выбираем ВОУ утилизирующую тепло дизелей, батарейную, одноступенчатую типа Д-4.

Выбор дизель-генератора

Мощность электроэнергетической установки:

кВт

Устанавливаем 3 ДГ с единичной мощностью:

кВт

В качестве ДГ устанавливаю 6Д150М, с параметрами

мощностью: 600 кВт

удельным расходом топлива: 224г/кВт∙ч

масса: 24600кг

6.Определение энергетической эффективности СЭУ.

Энергетическая эффективность определяет основную долю затрат на эксплуатацию СЭУ.

Расчёт энергетической эффективности ведем для СЭУ судна лесовоз типа при скорости =15,2 узлов (прототип) и =18 узлов (согласно задания). На судне-прототипе установлен ГТУ 4 СПГГ GS-34 мощностью 3680 кВт, с частотой вращения 5500 об/мин и удельным расходом топлива =265 г/(кВт ч). На проектируемой установке установлено 2 газотурбины 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон суммарной мощностью 8086 кВт (мощность одной ГТУ 4043 кВт). Суммарный удельный расход топлива 602 г/(кВт∙ ч),частота вращения гребного винта 115 об/мин.

Расчёт ведём в табличной форме.

Сравнительный анализ энергетической эффективности СЭУ.

№ п/п	Характеристики, размерность	Обозначение	Расчётная формула, источник	Численные значения
				ГТУ 4 СПГГ GS-34	ГПК с ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон
1	2	3	4	5	6
1.	Агрегатная мощность, кВт		Из спецификации судна-прототипа и из задания на КП	3680	2×4043
2.	Удельный расход топлива, г/ч		Из спецификации судна-прототипа и МОД	265	2×301
3.	Дальность плавания , м	S	Из спецификации судна-прототипа и из задания на КП. Примечание: 1 миля = 1852 м	11.1	11,1
4.	Скорость хода, м/с			7,81	9.252
5.	Эксплуатационный период, с		Из задания на КП	25.05	25,05
6.	Коэффициент ходового времени		Из задания на КП	0,70	0,70
7.	Коэффициент использования технической скорости		Выбираю из таблицы	0.94	0.96
8.	Нормируемое время маневровых и швартовых операций в портах погрузки и разгрузки, с		=(28…44) с Принимаю: =40	40	40
9.	Ходовое время, с			1,55	1,29
10.	Стояночное время, с			0,66	0,293
11.	Время рейса, с			2,21	1,583
12.	Количество рейсов за эксплуатационный период	Z		11	16
13.	Коэффициент полезной мощности СЭУ, приведенный к номинальной мощности ГПК			0,829	0,827
14.	Коэффициент использования номинальной мощности		- для дизельных установок -для газотурбинных установок	0,9	0,9
15.	Пропульсивной к.п.д.		Из предыдущих расчетов (раздел1, раздел 3)
16.	Относительный расход электрической энергии общесудовой и технологический комплекс		Из задания на КП	0,12	0,12
17.	Относительный расход тепловой энергии общесудовой и технологический комплекс		Из задания на КП	0,10	0,10
18.	Потенциальная энергопроизводительность СЭУ, МДж		=	76,42	167,51
19.	Фактическая потенциальная энергопроизводительность СЭУ, МДж		=Z	74,16	169,37
20.	Расход топлива на главные двигатели, кг/с			0,276	1,37
21.	Расход топлива на дизельгенераторы, кг/с		Примечание: На судне-прототипе установлено три ДГ марки ДГТ 200/1, мощность дизеля =200 кВт, удельный расход топлива =212 г/(кВт ч). На проектируемом судне установлено четыре ДГ марки 6Д150М, мощность дизеля =600 кВт, уд. Расход топлива =224 г/(кВт ч)	0,036	0,114
22.	Расход топлива на ходовом режиме, кг/с		= +0,6	0,2976	1,43
23.	Расход топлива на стояночном режиме, кг/с		На стоянке работает 2 ДГ . - на судне-прототипе - на проектируемом судне	0,072	0,114
24.	Расход теплоты на ходовом режиме, МВт		=	12,707	61,06
25.	Расход теплоты на стояночном режиме, МВт		=	3,07	4,867
26.	К.П.Д. СЭУ на ходовом режиме			0,176	0,08
27.	К.П.Д. СЭУ на стояночном режиме			0,264	0,365
28.	Удельный расход топлива на ходовом режиме, кг/МДж			0,00013	0,00029
29.	Удельный расход топлива на стояночном режиме, кг/МДж			0,00008	0,000064

Анализ полученных данных в таблице условно показывает;

1. Коэффициент изменения к.п.д. СЭУ

2. Коэффициент изменения расхода топлива

Т.о. выбранный вариант СЭУ уступает в энергетической эффективности СЭУ судна-прототипа.

7.Определение эксплуатационной эффективности СЭУ.

Эксплуатационная эффективность СЭУ оценивается качеством установленной на судне энергетической установки. Качество СЭУ оценивается показателями надёжности и эксплуатационными характеристиками. Надёжность является комплексными свойствами объекта, которые включает безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость или определённые сочетания этих свойств.

№ п/п	Наименование характеристик	Обозначение	Расчётная формула	Численные значения
				ГТУ 4 СПГГ GS-34	ГПК с ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон
1	2	3	4	5	6
1.	Коэффициент готовности		где ч.- наработка до отказа; - время восстановления работоспособности;	0,938	0,938
2.	Коэффициент технического использования		где =25,05 - среднегодовой эксплуатационный период ТИ; =365 сут. =31.56 106c.	0,793	0,793
3.	Масса СЭУ, т		где т/МВт; MВт; MВт	87,15	158,42
4.	Расчетный запас топлива на ходовом режиме, кг			0,46	1,844
5.	Запас топлива на ходовом режиме между портами бункеровки, кг			0,478	1,91
6.	Полный запас ТСМ на рейс, кг		где =1.10...1.30 - коэффициент запаса топлива (большее значение принимают на коротких рейсах); =0.03...0.08 =0.05…0.20 – относительный запас смазочных материалов и пресной воды.	0,621	2,48
7.	Полная масса СЭУ, кг		= +	0,708	2,64
8.	Удельная масса СЭУ, кг/МВт		= /	0,199*106	0,409*106
9.	Объём цистерн запаса топлива на ходовом режиме, м3		Где к1=1,02...1,05 – коэффициент загромождения цистерн; к2=1,05 - коэффициент «мертвого» объема цистерн; - удельный объем топлива, подогретого до температуры перекачивания (40 °С), м3/кг, ,м3/кг	0,000497	0,00198
10.	Объём цистерн запаса топлива на стояночном режиме, м3			0,000051	0,000036
11.	Общий объём цистерн с топливом, м3		= +	0,000548	0,002016
12.	Объём цистерн суточного запаса топлива на ходовом режиме, м3		где =86,4 с	0,00672	0,0106
13.	Полный запас, кг		где -коэффициент общесудового запаса; ак=(10...20) кг/(чел ч) – норматив судового запаса на одного члена экипажа; zK - численность экипажа	884,121	737,78
14.	Чистая грузоподъёмность, кг	Dч	Dч=DW- Где DW - дедвейт судна Отношение дедвейта к полному водоизмещению судна составляет: ■ для танкеров DW/D = 0,726...0,756 ■ для сухогрузов DW/D = 0,672...0,712 ■ для лесовозов DW/D = 0,596...0,641 ■ для больших рыболовных траулеров DW/D - 0,444...0,464 ■ для БMPT DW/D =0,281...0,355	5517,87	5664,22

8.Экономическая эффективность.

Для получения сравнимых результатов, анализ сравнительной экономической эффективности нужно проводить по показателям приведенным в сопоставимый вид:

· по приведенным затратам, отнесенным к единице продукции (например, доставка груза из Москвы во Владивосток по железной дороге -приведенный коэффициент равен 1,7 руб/кг);

· по уровню доходности;

· по производительности труда судового экипажа;

· по фактической эффективности капиталовложений;

· по приведенным затратам, связанным с природоохранными мероприятиями.

Эффективность СЭУ оценивают отношением затрат к конечному результату. Снижение эффективности СЭУ может быть абсолютным - по мере ухудшения технико-экономических характеристик данной СЭУ по сравнению с построечной и относительным - по мере снижения т.э.х. СЭУ по сравнению т.э.х. новых СЭУ того же назначения.

Снижение эффективности СЭУ является следствием физического и морального износа. Теоретические основы изнашивания изложены в монографии: Подсушный A.M. «Восстановление эффективности СЭУ». Физический износ элементов СЭУ оценивается коэффициентом физического износа и коэффициентом антропогенного давления на окружающую среду.

Конечным результатом СЭУ безотносительно к затратам и показателям, от качества СЭУ независящими, является энергопроизводительность. Поэтому экономическую эффективность СЭУ оцениваем по приведенным удельным затратам на вырабатываемый МДж энергии.

Анализ производим в табличной форме.

№ п/п	Наименование характеристик	Обозначение	Расчётная формула	Численные значения
				ГТУ 4 СПГГ GS-34	ГПК с ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон
1	2	3	4	5	6
1.	Затраты на топливо на ходовом режиме, руб/МДж		где Цт =32000..42000- стоимость топлива, зависящая от его качества. По состоянию на 2012г. стоимость топлива на рынках Приморья	3235,93	8574,69
2.	Затраты на топливо на стояночном режиме, руб/МДж			782,88	683,57
3.	Затраты на смазочное масло на ходовом режиме, руб/МДж		= где - коэффициент затрат на смазочные материалы (см. табл. 1.11 .П)	3252,78	8617,56
4.	Затраты на смазочное масло на стояночном режиме, руб/МДж		=	786,79	686,98
5.	Приведенные затраты на ТСМ, руб/МДж			442, 85	901,38
6.	Стоимость СЭУ, руб		где - удельная стоимость, отнесенная к единице номинальной мощности, руб/кВт (см табл. 2.1 П)	15904000	28909440
7.	Затраты на содержание машинной команды, руб		где - суточное содержание одного человека машинной команды. Наш судовладелец тратит на содержание одного человека машинной команды (зарплата + питание) не более 32.5...39 дол/сут. - численность машинной команды вместе со старшим механиком.	229950	229950
8.	Затраты на техническое снабжение, руб		где =0.006 - норма отчислений на снабжение	95424	173456,64
9.	Затраты на текущий ремонт, руб		где =0.01 - норма отчислений на текущий ремонт	159040	289094,4
10.	Удельная стоимость технического использования, руб/МДж	Стн	где =1.25 - коэффициент накладных расходов;	641,72	1201,02
11.	Затраты на восстановление, руб/МДж	Сэк	где =0.036 - норма амортизационных отчислений на полное восстановление; =0.023- норма амортизационных отчислений на капитальный ремонт	12278,67	10182,42
12.	Приведенные удельные затраты, руб/МДж	Сэу	Сэу= Стсм+ Сэк	12721,52	11083,8
13.	Годовые эксплуатационные затраты на СЭУ, руб	Ээу	Ээу = Сэу tэ Neн	93784,187	148171,127

Таблица 1.1 П [6]

Коэффициент затрат на смазочные материалы

Таблица 2.11П [4, 6]

Удельная стоимость единицы номинальной мощности , дол/кВт

_________

9. Техническое описание топливной системы ГТД

Топливная система СЭУ должна обеспечивать:

· прием топлива с берега, хранение его в емкостях основного запаса перекачку из одних емкостей в другие и выдачу на берег;

· очистку топлива от воды и механических примесей;

· непрерывную подачу топлива требуемой вязкости к главным и вспомогательным парогенераторам, дизелям или ГТД.

Топливо поступает на судно через палубные наливные втулки, фильтр грубой очистки в емкости основного запаса топлива. Топливо через фильтр топливоперекачивающим насосом (или ручным насосом) подается в отстойные цистерны. Из отстойных цистерн топливо направляется в сепарационную установку, а из неё в расходные цистерны. Из отстойных цистерн по трубопроводу отстой спускается в цистерны грязного топлива.

Из расходных цистерн топливо принимается через сдвоенный фильтр топливоподкачивающим насосом. Затем оно подогревается в подогревателе и подается к плунжерным насосам высокого давления главного двигателя.

Легкое топливо по трубопроводу поступает к главному двигателю и дизель-генераторам.

В сепараторах топливо может очищаться от воды и механических примесей. Производительность сепаратора выбирают из условия очистки суточного расхода топлива за 8 – 12 ч.

10.Заключение.

На основании задания и полученной эффективной мощности СЭУ в качестве главного двигателя установить ГТУ 5500л.с. Бритиш Томпсон Хаустон с максимальной мощностью кВт

Данный тип ГПК является не выгодным и мало эффективным для данного типа судна. В следующих пунктах были произведены расчёты эффективности ЭУ и рассмотрен вопрос о её увеличении. Так же исходя из расчётов был проведён подбор вспомогательного оборудования.

Входе работы были получены навыки в проектировании тепловых схем, изучены принципы совместной работы главных и вспомогательных комплексов судовой энергетической установки.

11.Список используемой литературы

1. Клименюк И.В., Макаревич А.В., Минаев А.Н. Судовые энергетические установки: учебное пособие / ДВГТУ – Владивосток 2008 г.

2. Козлов В.И., Титов П.И., Юдицкий Ф.Л. Судовые энергетические установки: Судостроение, 1969 г.

3. Лекционный материал по данной дисциплине.

4. Правила Российского морского Регистра судоходства Том 1 - 2007 г.

5. Руководство по выбору моделей судовых двигателей и дизель-генераторов Сентябрь 2006.

6. Справочник судового механика под ред. К.т.н. Л.Л. Грицая Том 1-2 М.: Транспорт 1973.