Разработка рекомендаций по использованию энергетической установки

 

В курсовом проекте на основе расчета и анализа характеристик главных и вспомогательных двигателей и оценки энергетической эффективности необходимо обосновать область эксплуатационных режимов работы главных двигателей, установить наиболее экономичные режимы работы главных и вспомогательных двигателей и схему обеспечения судна теплом и электроэнергией в ходовом режиме.

Расчет ограничительных характеристик главных двигателей рационально выполнять в табличной форме (таблица 10).

Таблица 10

Расчет координат ограничительных характеристик судовых двигателей

Наименование параметров, единица измерения	Численное значение
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Марка дизеля Номинальная эффективная мощность Рен, кВт Ном. частота вращения коленчатого вала nе, мин-1 Механический КПД на номинальном режиме η РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
Доля ном. частоты вращения коленчатого вала Дол. частота вращения коленчатого вала n, мин-1 Адаптивная поправка к КПД Δη КООРДИНАТЫ ОГРАНИЧЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (долевая мощность в кВт): внешней номинальной мощности Рв по тепловой напряженности (α – const) Pα по механической напряженности (Мкр – const) Рм КООРДИНАТЫ ВИНТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (долевая мощность в кВт): облегченной Ро нормальной Рн швартовной Рш	1,0	0,9   0,03	0,8   -0,07	0,7   -0,03	0,5   -0,01	0,3   -0,1

Координаты характеристик могут быть определены с помощью следующих зависимостей:

- внешней номинальной мощности

- ограничительной по тепловой напряженности

- ограничительной по механической напряженности

P_м=Р_ен·n/n_e;

- винтовой облегченной

Р_о=0,8·Р_ен· (n/n_e)³;

- винтовой нормальной

Р_н=Р_ен· (n/n_e)³;

- винтовой швартовной

Р_ш=4,6·Р_{о 0,6} ·(n/n_e)³;

где P_0,6 – значение координаты внешней характеристики номинальной мощности при n=0,6·n_e.

 

[C6]

Рис. 6. Пример обобщенных зависимостей мощности главного двигателя (кВт) от частоты вращения (об/мин) ( внешняя характеристика, М_кр=const, P_α=const, обычная винтовая характеристика, облегченная характеристика, швартовная характеристика).

 

Рис. 7. Пример построения кривых: удельного расхода топлива, среднего эффективного давления, часового расхода топлива и эффективного КПД для винтовой и нагрузочной характеристик[1].

Обоснование эксплуатационных режимов работы главных двигателей

 

Для обоснования возможных режимов работы главных двигателей в эксплуатации необходимо по рассчитанным координатам построить ограничительные и винтовые характеристики на одном чертеже (рис.6). Совмещение характеристик позволяет установить область эксплуатационных, режимов работы главных двигателей, которая для судовых дизелей без наддува ограничивается:

- сверху: частью линий швартовной характеристики и ограничительной по механической напряженности (М_кр=const);

- справа: линией номинальной частоты вращения коленчатого вала;

- снизу: линией облегченной винтовой характеристики;

- слева: линией минимально-устойчивой частоты вращения коленчатого вала (обычно 0,3n_e).

Для главных двигателей с наддувом обычно границей сверху принимается часть линий швартовной характеристики и ограничительной по тепловой напряженности (α=const).

 

Расчет изменения параметров главных двигателей

 

Расчет изменения параметров главных двигателей при работе их по винтовой характеристике рационально выполнять в табличной форме (таблица 11).

Таблица 11

Расчет параметров главных двигателей по винтовой характеристике

Наименование параметров, единица измерения	Численное значение
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Марка дизеля Номинальная эффективная мощность Рен, кВт Ном. частота вращения коленчат. вала nе, мин-1 Удельный эф. Расход топлива be, кг/кВт·ч Низш. уд. теплота сгорания топлива Qн, кДж/кг Механический КПД на номинальном режиме η Внутренний диаметр цилиндра D, м Ход поршня S, м Число цилиндров z Тактность τт
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
Доля ном. частоты вращения коленчатого вала Дол. частота вращения коленчатого вала n, мин-1 Адаптивная поправка к КПД Δηд Мощность двигателя на режиме Рд, кВт Эффективный КПД на режиме ηд Удельный расход топлива bед, кг/кВт·ч Часовой расход топлива Вд, кг/ч Среднее эффективное давление рм, МПа	1,0	0,9   0,03	0,8   -0,011	0,7   -0,03	0,5   -0,01	0,3   -0,1

Показатели главных двигателей на долевых режимах могут быть определены с помощью следующих зависимостей:

- долевая мощность

Р_д=Р_ен· (n/n_e)³

- эффективный КПД на режиме

- удельный расход топлива на режиме

b_ед=3600/(Q_н·η_д);

- часовой расход топлива

В_д=b_ед·Р_д;

- среднее эффективное давление на режиме

p_м=0,24·Р_д·τ_т/(π·D²·S·n·z)

По результатам расчетов необходимо построить графики изменения показателей главных двигателей при работе их по винтовой характеристике вида Р_д=Р_д(n), η_д=η_д(n), b_ед=b_ед(n), В_д=В_д(n), p_м=p_м(n), определить наиболее экономичный режим работы дизелей (режим с b_ед= b_едmin) и значения параметров на этом режиме.

 

Расчет изменения параметров вспомогательных двигателей

 

Расчет изменения параметров дизель-генераторов при работе их по нагрузочной характеристике рационально выполнять в табличной форме (таблица 12).

Таблица 12

Расчет параметров вспомогательных двигателей по нагрузочной

характеристике

Наименование параметров, единица измерения	Численное значение
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Марка дизеля Номинальная эффективная мощность Рен, кВт Ном. частота вращения коленчат. вала nе, мин-1 Удельный эф. расход топлива be, кг/кВт·ч Низш. уд. теплота сгорания топлива Qн, кДж/кг Механический КПД на номинальном режиме η Внутренний диаметр цилиндра D, м Ход поршня S, м Число цилиндров z Тактность τт
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
Доля номинальной эффективной мощности δ Мощность двигателя на режиме Ре, кВт Адаптивная поправка к КПД на дол. режиме Δηе Эффективный КПД на режиме ηе Удельный расход топлива bее, кг/кВт·ч Часовой расход топлива Вде, кг/ч Среднее эффективное давление рме, МПа	1,0	0,9   0,01	0,8   0,04	0,7   0,01	0,5   -0,04	0,3   -0,15

Показатели вспомогательных двигателей на долевых режимах могут быть определены с помощью следующих зависимостей:

- долевая эффективная мощность

Р_е= δ·Р_ен;

- эффективный КПД на долевом режиме

;

- удельный расход топлива на режиме

b_ее=3600/(Q_н·η_е);

- часовой расход топлива

В_де=b_ее·Р_е;

- среднее эффективное давление на режиме

р_ме=0,24·Р_е· τ_т/(π·D²·S·n_е·z).

По результатам расчетов необходимо построить графики изменения показателей вспомогательных двигателей при работе их по нагрузочной характеристике (n_e=const) вида η_е=η_е(Р_е), b_ее=b_ее(Р_е), В_де=В_де(Р_е), р_ме=р_ме(Р_е), определить наиболее экономичный режим работы дизель-генератора (режим с b_ее=b_ееmin) и значения его параметров на этом режиме.