Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов

 

Вспомогательные, утилизационные и комбинированные котельные установки предназначены для обеспечения теплом на стояночном и ходовом режимах вспомогательных потребителей СЭУ и общесудовых потребителей с ДУ и ГТУ - для отопления помещений, санитарно-бытовых нужд, для обеспечения работы главной энергетической установки (подогреватели топлива, масла и т.д.). Автономные котлы используют тот же сорт топлива, что и главные установки.

В качестве теплоносителя используется вода, т.к. на проектируемом судне кол-во потребителей теплоты невелико, а затрат на производство пара больше, чем на производство горячей воды.

Расчёт общего максимального потребления теплоты по всему судну в ходовом и стояночном режимах

Общий максимальный поток теплоты на судне:

Q=k_ok_ck₃(Q_от+Q_сб+Q_пт), кВт

В первом приближении производим упрощенный расчет Q _от, основанный на эмпирических зависимостях расхода теплоты на отопление помещений от основных характеристик судна. Эти зависимость для сухогрузных судов имеют следующий вид:

Q _от = 23,3 + 0,012 G _с,

где G _с - грузоподъ­емность судна, т;

G_c=2700 т

Потребный поток теплоты на санитарно-бытовые нужды, кВт:

Q _сб⁼ z _к(q _вм+ q _вп),

где q _вм- расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды в еди­ницу времени на одного человека, который составляет: 0,75 кВт/чел.,

q _вп- удельный расход теплоты на приготовление кипячёной питьевой воды 0,115 кВт/чел,

z_к=10 чел, число членов команды

Потребный поток теплоты на подогрев топлива, масла и другие техни­ческие нужды, кВт:

Q _пт = 0,15(Q _от + Q _c6).

Расчёт общего потока теплоты, потребного на судне, производится в табличной форме (табл. 2). В таблице загрузки для всех потребителей теплоты в ходовом и стояночном режимах коэффициент k _з = 0,5...0,9.

Таблица 2.

Потребители теплоты	Макси­мальный поток теплоты	Режим работы судна
Ходовой	Стояночный
Коэффициент загрузки k з	Потребный поток энергии	Коэффициент загрузки, k з	Потребный поток энергии
Отопление		0,9	50,4	0,8	44,8
Приготовле­ние горячей воды	8,7	0,8		0,7	6,1
Подогрев топлива, масла и пр. нужды	9,7	0,7	6,8	0,6	5,8
Итого:			∑Q ох=64,2		∑ Q ос=56,7

 

Фактический потребный поток теплоты в ходовом режиме:

Q _х = k _c k _o ∑Q _oх

где k_c=1,1 – коэффициент запаса,

k_o=0,9– коэффициент одновременности

Фактический потребный поток теплоты в стояночном режиме:

Q _c = k _c k _o ∑Q _oc.

где k_c=1,1 – коэффициент запаса,

k_o=0,8 – коэффициент одновременности

Максимальное количество теплоты, которое может быть утилизировано

Q _ук, кВт, определяется по формуле, кВт,

где - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы:

;

- низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Q_н^р=42700 кДж/кг;

- температура на входе и температура на выходе из котла; T_вх=440⁰С; T_вых=170⁰С

α=2- коэффициент избытка воздуха ДВС

- теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива,

L₀=14,3 кг/кг;

c_рг- удельная теплоёмкость газов,

c_рг=1,15 кДж/кг·К;

b_e=0,183 - удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч;

∑Ne=1740 - суммарная мощность главных двигателей, кВт.

η_ух=0,85 – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду

Так как максимальный потребный тепловой поток необходим в ходовом режиме работы судна, =63,5кВт, выбираем водогрейный утилизационный котёл по величине общего потребления теплоты на ходовом режиме и автономный котёл по величине общего потребления теплоты на стояночном режиме, =49,9 кВт.

На ходовом режиме устанавливаем утилизационный котел КАУ-6.

Основные характеристики котла:

Тепловая мощность Nк=84кВт

Рабочее давление 0,13МПа

Температура на выходе из котла t_г.в=90⁰

Температура газов до котла t_д =400⁰

Поверхность нагрева 6м²

Масса -с водой 880кг

-без воды 770кг

 

Мощность автономного котлоагрегата должна быть достаточной для обеспечения всех нужд судна в теплоте при любом режиме работы утилизационного котла, следовательно, он должен быть выбран по максимальной величине =63,5кВт.

На стояночном режиме устанавливаем автономный водогрейный котел КОАВ-63.

Основные характеристики автономного котла КОАВ – 63.

Показатели	Значение
Тепловая мощность Nк, кВт
Рабочее давление воды р, МПа	0,12
Температура воды (наибольшая) на выходе из котла, 0С
Коэффициент полезного действия ŋ, %
Расход топлива, кг/ч	8,5
Площадь поверхности нагрева, м2	2,5
Размеры, ДхШхВ,мм	1190х950х1130
Масса котла, кг без воды

 

5.1 Расчет запасов топлива и масла.

Массы энергетических запасов (топлива, масла) определяются среднеэксплуатационной рейсовой скоростью судна, его автономностью и дальностью плавания.

Общий запас топлива, кг:

где k, k ', k " - количество главных, вспомогательных двигателей и автономных котлов;

k=1, k '=2, k "=1

, - удельный расход топлива главными и вспомогательными двигателями, кг/кВт·ч; =0,183 кг/кВт^.ч, =0,222 кг/кВт ^. ч

, - мощность главных и вспомогательных двигателей, кВт;

=1740 кВт, =49,5 кВт

G _к - часовой расход топлива автономными вспомогательными котлами, кг/ч; G _к=8,5 кг/ч

τ_пл – автономность плавания, ч. τ_пл=336ч

кг=117,2

Ёмкость запасных топливных цистерн, м³:

где k _м – коэффициент, учитывающий "мертвый запас"; k _м=1,1

ρ_т - плотность топлива, кг/м . ρ_т=860 кг/м³

Общий запас масла, кг:

где , - удельные расходы масла главных и вспомогательных дви­гателей, кг/кВт·ч; =0,0006 кг/кВт^.ч, =0,005 кг/кВт^.ч

- количество масла, заливаемого в картер глав­ного и вспомогательного двигателей, кг;

- периодичность смены масла в главных и вспомогательных двигателях, = 300 ч,

Суммарное количество масла, кг, заливаемое в картер главных и вспомогательных двигателей, определяют по уравнению

где - плотность масла, кг/м³; =900 кг/м³

= (0,82…1,38) N_e 10^-3 - ёмкость маслосборника главных дви­гателей, м³;

=1* N_e *10^-3 =1740*10^-3 =1,74 м³

= (0,55…0,8) N_e 10^-3 -ёмкость маслосборника вспомогательных двигателей,м³. =0,6* N_e '*10^-3 =0,6*49,5*10^-3=0,03 м³

кг

кг

Ёмкость запасных масляных цистерн,м³:

где - коэффициент, учитывающий "мертвый запас".

м³

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: