Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые дизельные установки Утилизация отбросной теплоты Тепловой баланс главных и вспомогательных дизелей
Тепловой баланс главных и вспомогательных дизелей

Составляющие теплового баланса. Тепловой баланс дизеля для 1 кг сжигаемого топлива с теплотворной способностью Qнр кДж/кг, записывается в виде

С циркуляционным маслом Qм отводится теплота трения в под­шипниках, часть теплоты трения в ЦПГ, а также теплота от порш­ней при масляном их охлаждении. Составляющие теплового баланса двух- и четырехтактных дизелей (табл. 8.1, рис. 8.1 и 8.2), выраженные в процентах от Qнр, примут следующий вид: 100 = ?e + qr + qохл + qвозд + qм + qост. Остаточный член qост учитывает потери теплоты в окру­жающую среду, а также погрешно­сти, допущенные при определении составляющих теплового баланса.

График на рис: 8.3 и табл. 8.2 по­казывают предельные возможности использования теплоты топлива в дизеле, работающем на генератор электрического тока.

Использование на крупнотоннаж­ных судах ГВ с уменьшенной частотой вращения 90—43 об/мин по­требовало установки главных малооборотный дизель с редукторной передачей. При одно­временной утилизации тепловых по­терь это открывает значительные дополнительные возможности эко­номии топлива (табл. 8.3). Одним из основных средств повышения эко­номичности дизельных энергетических установок является исполь­зование теплоты в системах глубокой утилизации теплоты, в которых отработавшие газы дизелей с температурой 300—500 °С позволяют получить в утилизационных котлах пар давлением 0,5—1 МПа и температурой 220—260 °С.

Пар направляется в утилизационный турбогенератор, где вырабатывает электроэнергию, обеспечивающую полностью или в значительной мере потреб­ности судна. Показатели системы глубокой утилизации теплоты, эксплуатирующихся на отечест­венных судах, приведены в табл. 8.4 и 8.5.

При мощности главного двигателя, равной 6—10 МВт, паропроизводительность утилизационных котлов достигает 3—5 т/ч. Так как утилизационный турбогенератор расходуют 8—8,5 кг пара на 1 кВт. ч, мощность утилизационный турбогенератор может достигать 350—500 кВт, что в большинстве случаев удовлетворяет все потребности в элек­троэнергии на ходу судна (дополнительные затраты на обору­дование окупаются приблизительно за 4 года). При мощности главного двигателя 10—17 МВт производительность утилизационных котлов равна 5—9 т/ч, что обеспе­чивает не только работу утилизационный турбогенератор мощностью 500—800 кВт (в отдель­ных случаях до 1 МВт), но и удовлетворяет все судовые потреб­ности в тепловой энергии (дополнительные затраты на оборудо­вание окупятся за 1,5—2 года).

При мощностях дизельных энергетических установок 20—30 МВт мощность утилизационный турбогенератор может до­стигать 1,7 МВт, что значительно превышает судовые потребно­сти в электрической энергии. Поэтому целесообразно исполь­зовать часть мощности утилизационный турбогенератор для передачи на гребной вал. Генератор соединяется с гребным валом через зубчатую передачу и регу­лируемую муфту, обеспечивающую поддержание постоянной ча­стоты вращения ведомого вала, на котором установлен генератор. Удельная стоимость топлива при выработке электроэнергии в ЭЭС с различной комплектацией генерирующими агрегатами оценивается следующими относительными величинами: 100 % — вспомогательные дизель-генератора, 50 % — валогенератор, 0 % — утилизационный турбогенератор, 70 % — вспо­могательные дизель-генератора и утилизационный турбогенератор.

Наибольшее распространение в Европе и Японии получили валогенераторные установки на основе статических пре­образователей частоты со звеном постоянного тока. Самой эф­фективной считается комбинированная установка с утилизационный турбогенератор, валогенератор и дизель-генератора, способная работать на общие шины параллельно. Специальная система регулирования обеспечивает оптимальную загрузку каждого из агрегатов в зависимости от режима работы главного двигателя, при­чем КПД и мощность валогенераторной установки зависят от частоты вращения валогенератор (рис. 8.4).

В дизельных энергетических установок без утилизационный турбогенератор для получения электроэнергии на хо­довых режимах рекомендуется использовать валогенератор, что может обе­спечить значительный экономический эффект.