Материал: Методические указания к курсовому проекту СЭУ исправл 25.11.09

где ∑N_плi - суммарная мощность камбузных плит, кВт; k_в∑N_вi - расчётная мощность электромеханизмов судовой вентиляции, кВт; k_кн∑N_кнi –расчётная мощность электромеханизмов системы кондиционирования, кВт; коэффициенты можно принимать k_в = 0,4...0,8 и k_кн =0,6…0,7.

Расчётная мощность судовой электростанции в режиме стоянки без грузовых операций кВт, подсчитывается по формуле

где D - дедвейт судна, т.

Для определения мощности на режиме стоянки с грузовыми операциями кВт, рекомендуется формула:

N_сг= +

где N_г - расчётная мощность грузовых устройств, кВт.

Для сухогрузных судов:

где z - число одновременно работающих лебедок и кранов номинальная грузоподъемность, т, и скорость выборки груза, м/мин, грузовыми средствами.

Для наливных судов:

- с электроприводными грузовыми насосами

- с паровыми грузовыми насосами

где k_г = 0,8 – коэффициент загрузки; N_г.н - суммарная мощность, кВт, грузовых насосов; ∑N_н.о - суммарная мощность, кВт, вентиляторов насосного отде­ления и вспомогательных механизмов грузовой системы; ∑N_вк - мощность, кВт, механизмов вспомогательного оборудования котельной установки.

Расчётная мощность электростанции, кВт, для судов с паротурбинными установками в ходовом режиме определяется по формуле

Мощность электростанции судов с ПТУ для режимов стоянки без грузовых операций и с грузовыми операциями можно определить по тем формулам, что и для судов с ДВС.

Для электроходов мощность электростанции в ходовом режиме принимается большей, примерно на (0,015…0,02)∑N_гд, где ∑N_гд - сум­марная мощность главных генераторов и гребных электродвигателей.

Для пассажирских судов рекомендуются зависимости:

где Z – число пассажирских мест на судне.

При отсутствии сведений по комплектующему электрооборудованию можно использовать зависимости линейного типа:

где N_хо - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна, кВт; а - безразмерный коэффициент, зависящий от типа СЭУ и судна; N_e –суммарная эффективная мощность ГД, кВт. Для ДУ транспортных судов N_хо =20…50 кВт, для судов с ПТУ = 80…100 кВт. Для некоторых типов судов (контейнеровозы, метановозы) N_хо=200…350 кВт. Значение а для большинства транспортных судов лежит в пределах 0,03... 0,055.

Для стояночных режимов среднюю нагрузку электростанции можно найти через водоизмещение или дедвейт D: где N - постоянная величина, кВт; b - размерный коэффициент пропорциональности, кВт/т. Значение N_со зависит от тех же парамет­ров, что и N_хо, для транспортных судов она составляет 15...30 кВт. Значение b сильно зависит от типа судна и может изменяться в пределах от 0,002 для сухогрузных судов, до 0,015…0,02 для танкеров и 0,055 для контейнеров и метановозов.

На некоторых судах для обеспечения потребителей электроэнергией в ходовом режиме применяются валогенераторы. Это генераторы тока, приводимые в действие от валопровода через клиноремённую или зубчатую передачу. При наличии валогенераторов вспомогательные дизель-генераторы в ходовом режиме не работают, что позволяет экономить топливо. Валогенераторы устанавливают на буксирах-толкачах, на сухогрузных теплоходах и танкерах, где потребность в электроэнергии в ходовом режиме не превышает 40…50 кВт. При установке на судне валогенераторов необходимо иметь в виду, что в этом случае мощность, подведенная к движителям, снизится на величину мощности, потребляемой работающими валогенераторами.

3.2. Выбор системы теплоснабжения

Вспомогательные автономные, утилизационные и комбинированные котельные установки служат для обеспечения горячей водой или паром низких параметров на стояночных и ходовых режимах различных судовых потребителей. Выбор типа котла зависит от назначения судна, типа и мощности главных двигателей, принятой степени утилизации теплоты уходящих газов, потребной паро- или теплопроизводительности, параметров вырабатываемого теплоносителя (температуры и давления пара или температуры горячей воды). В общем случае суммарное количество теплоты на судовые нужды складывается из расхо­дов теплоты на отопление помещений, санитарно-бытовые нужды, подог­рев масла, топлива, а на танкерах, кроме того, на подогрев груза и воды для мытья танков.

Расчет выполняется в определенном порядке. Выбирают и обосновы­вают схему теплоснабжения судна (возможны варианты с применением в качестве теплоносителя пара или горя­чей воды). При выборе типа котла можно руководствоваться опытом эксплуатации построенных судов, а также следующими соображениями. Обычно на судах морского флота независимо от типа судна и СЭУ, а также на всех танкерах, где имеется большое количество различных потребителей теплоты и пара, целесообразно устанавливать паровые котлы. Для большинства грузовых и грузопассажирских судов, толка­чей предпочтительней схема с применением горячей воды. На судах мощ­ностью выше 220 кВт, как правило, для покрытия потребностей в теплоте в ходовых режимах устанавливают утилизационные котлы, использующие теплоту выпускных газов главных двигателей (ДВС или ГТД), в некоторых случаях используют теплоту воды внутреннего контура системы охлаж­дения двигателей. В таком случае для покрытия потребности в теплоте на режимах стоянок необходима установка на судне автономного котла. Для подогрева груза на танкерах устанавливают специальные автономные паровые котлы. Автономные котлы должны использовать тот же сорт топлива, что и главные двигатели.

В котельной установке может быть предусмотрено раздельное использование автономных и утилизационных котлов или их блокировка для совместной работы. В этом случае применяют однотипные паровые или водогрейные автономные и утилизационные котлы.

Далее производится расчет общего максимального потока теп­лоты на судне, кВт.

Поток теплоты на отопление помещений, кВт:

где ∑F- площадь поверхности стенок отапливаемых помещений, м²; k - общий коэффициент теплопередачи через стенку, для многослой­ной наружной стенки жилых помещений, k = 0,7...1,0 Вт/(м²·К); t - разность температур внутри помещений и за стенкой. В расчётах можно принять: температуру наружного воздуха в зависимости от района плавания от -5 до -12°С, температуру внутри кают +20°С, душевых +25°С, машинных по­мещений не ниже +12°С, температуру забортной воды +1,0 ...+1,5°С.

В первом приближении можно произвести упрощенный расчет Q_от, кВт, основанный на эмпирических зависимостях расхода теплоты на отопление помещений от основных характеристик судна. Эти зависимости имеют следующий вид:

- для буксиров-толкачей Q_от = 7+0,018

где - суммарная мощность главных двигателей, кВт;

-для сухогрузных судов и танкеров Q_от=23,3+0,012G_с,

где G_с - грузоподъ­емность судна, т;

- для пассажирских судов Q_от=0,35(6,5z_к +5z_п),

где z_п - количество пас­сажиров на судне, чел.; z_к - количество членов команды, чел.

Потребный поток теплоты на санитарно-бытовые нужды, кВт:

Q_сб ⁼ (z_п+ z_к)(q_вм + q_вп),

где q_вм - расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды в еди­ницу времени на одного человека, который составляет: на пассажирских судах 0,35...0,46 кВт/чел., на буксирах-толкачах и грузовых судах 0,50...0,75 кВт/чел.; q_вп - удельный расход теплоты на приготовление кипячёной питьевой воды составляет на пассажирских судах 0,10 ... 0,12 кВт/чел., на толкачах и грузовых судах 0,11... 0,12 кВт/чел.

Потребный поток теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды, кроме подогрева груза для наливных судов, кВт:

Q_пт = (0,14...0,15)(Q_от + Q_c6).

Для подогрева нефтепродуктов в танках танкеров обычно применяют специальный паровой котел.

Потребный поток теплоты кВт, для подогрева высоковязких нефтепродуктов в танках определяется по выражению

где Q_гр - поток теплоты при охлаждении нефтепродукта на судне во время рейса, кВт; _т - КПД транспортировки теплоты, равный отношению теплоты, подведенной к нефтепродукту, к теплоте, израсходованной на эти цели: - 0,75...0,82 при паровом подогреве без возврата конденсата; - 0,90...0,92 - с возвратом конденсата; = 0,95 - для электроподогревате­лей.

Поток теплоты опреде­ляется по формуле

где k_w, k_в - коэффициенты теплопередачи соответственно от нефтепродукта к воде и окружающему воздуху, кВт/(м²·К); t_w, t_в - температуры окружающей среды (соответственно воды и воз­духа), как и ранее, она принимается минимальной в условиях эксплуата­ции данного судна, °С; - площади поверхностей охлаждения, граничащие соответственно с водой и воздухом, м².

Рекомендуемые для расчета коэффициенты теплопередачи при охлаждении нефтепродукта в корпусе судна приведены в табл. 1.

Таблица 1

Площади поверхностей охлаждения в м² принимаются пропорцио­нально грузоподъемности судна: F_w = (0,30...0,35)G и F_в = (0,25...0,30)G, где G - грузоподъемность танкера, т.

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.

При расчёте фактического потока теплоты учитывается коэффициент запаса k_с = 1,1 и коэффициент одновременности , который принимается равным для ходового режима 0,8...0,9, а для стояночного – 0,7...0,8.

Фактический потребный поток теплоты в ходовом режиме Q_х = k_c k_o ∑Q_oх; в стояночном режиме – Q_c = k_ck_o∑Q_oc.

По общей величине потока теплоты, потребляемой на судне, про­изводят расчёт мощности источников теплоты и их подбор. В качестве источника теплоты на судах используются утилизационные котлы, автономные котлоагрегаты и калориферы.

Максимальный поток теплоты выпускных газов Q_ук, кВт, который может быть утилизирован, определяется по формуле, кВт,

где - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы: ; -коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду и загрузку ДВС; - низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг; - минимальная температура выпускных газов УК и температура воздуха внутри машинного помещения; - коэффициент избытка воздуха ДВС ( для СОД и для ВОД); - теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг; - удельная теплоёмкость газов, кДж/кг·К; - удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч; - суммарная мощность главных двигателей, кВт.