Термодинамическое совершенство системы "Котельная установка-потребители теплоты" дизельных судов

• Автор: Панасенко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОЦЕНКА ПРОЦЕССА В СИСТЕМЕ «КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ
1.1. Структурная схема системы «котельная установка - потребители теплоты» дизельного судна

1.2. Принципиальные особенности котельных установок дизельных судов

и их энергетические характеристики

1.3. Анализ методов оценки тепловой эффективности рабочих процессов в котельной установке

1.4. Факторы, влияющие на экономичность котла

1.5. Термодинамический анализ процессов горения и теплообмена в котле

1.6 Сравнение оценки эффективности вспомогательных котлов по величинам тепловых и эксергетических потерь
1.7. Выводы, цели и задачи исследования

Глава 2. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА В КОТЛЕ
2.1. Затраты эксергии на процесс горения и их доля в общем балансе котла
2.2. Применение термодинамики необратимых процессов для оценки совершенства процессов горения и теплообмена в котле
2.3. Влияние конвективной и лучистой составляющих на величину необратимых потерь
2.4. Оценка доли эксергетических потерь процессов теплообмена и горения и их взаимосвязь
2.5. Уравнения качественной и количественной связей эксергетических
* потерь в котле
2.6. Эксергетический анализ необратимых взаимодействующих процессов
в судовом котле
2.7. Управление процессами горения и теплообмена в вспомогательных котлах
2.8. Выводы по разделу
Глава 3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВО «КУ - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ» ДИЗЕЛЬНЫХ СУДОВ
3.1. Эксергетические характеристики элементов системы «КУ - потребители теплоты»
3.2. Затраты и потери энергии и эксергии в балансах системы «КУ - потребители теплоты»

3.3. Теоретическая оценка тепловой схемы системы «КУ - потребители теплоты»
3.4. Расчётный алгоритм и программа ЭВМ для теоретической оценки эффективности системы «КУ - потребители теплоты» дизельного судна
3.5. Экспериментальное исследование температур машинного отделения, забортной воды и наружного воздуха
3.6. Результаты реализации программы эффективности системы «КУ - потребители теплоты»
3.7. Определение расхода топлива на котёл
* 3.8. Выводы по главе
Глава 4. ЭКСЕРГОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ СУДОВОЙ СИСТЕМЫ «КУ - ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ»
4.1. Возможности и особенности применения оценки необратимости процессов системы «КУ - потребители теплоты» к задачам экономики
4.2. Оценка капитальных и эксплуатационных затрат
4.3. Оценка технико - экономического совершенства системы «КУ - по-
^ требителитеплоты» с учётом эксергетического КПД
4.4. Оценка экономической эффективности модернизированной «КУ - потребители теплоты»
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Е - эксергия, кДж/ч . е - удельная эксергия, кДж/кг-ч газовая постоянная 5 - энтропия, кДж/К л - удельная энтропия, кДж/( кг-К)
Я- площадь поверхности теплопередачи, м
♦ /- часть площади поверхности теплопередачи до какого-либо сечения, м
К - коэффициент теплопередачи, кВт/ (м2- К)
в - масса вещества, кг/ч Q - поток теплоты, кДж/ч Т - температура, К V - объём, м3 Р - давление, Па Я - энтальпия, кДж А - удельная энтальпия, кДж/кг ж - водяной эквивалент, кДж/К
* с- удельная теплоёмкость, кДж/(кг-К)
1 - работа, кДж/ч
2^ - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
а - коэффициент избытка воздуха
ц-КПД
А - приращений величины г - время, с
у/ - степень экранирования топки р - плотность, кг/м
ДБт - скорость прироста (возникновение) энтропии, кДж/( К -ч)
<; - степень загрязнения труб экрана топки % О - относительная потеря эксергии
е - степень черноты серого тела те - эксергетическая температурная функция г,- - эксергетическая радиационная функция
Подстрочные символы а - воздух
2 -газ IV - вода л - пар
/- топливо
е - параметр при горении О - нулевые условия ' - адиабатная величина

При обработке данных по температуре воздуха, поступающего в топку, нами получена зависимость изменения КПД котла г) от температуры подогрева / воздуха (рис. 1.20) [120]. Зависимость получена путём обработки данных ?? и г судовых котлов использованием метода наименьших квадратов на ПЭВМ. Аппроксимирующая кривая получена как полиномиальная функция с квадратной и величиной достоверности 0,1054.
Рис. 1.20. Расчётная зависимость КПД котлов, оборудованных воздухоподогревателями от температуры подогрева воздуха
Характер этой зависимости подтверждает наличие температуры перед топкой, при которой достигается наиболее эффективный КПД котла. Следует отметить, что эта зависимость, полученная по экспериментальным данным, может быть рассчитана на основе эксергетических балансов.
в/, кг/ч
Рис. 1.21. Зависимость КПД от расхода топлива вспомогательного котла теплохода «Джанкой» [44]
При изменении нагрузки и изменении расхода топлива возникают добавочные потери, причиной которых является отклонение величины коэффициента избытка воздуха от своего номинального значения, т. е. от значения минимальной суммы потерь с уходящими газами ц2 и химического недожога qз. КПД вспомогательного котла от расхода топлива <7/ изменяется с увеличением по-