Тепловые схемы, циклы судовых турбинных установок

 

 

Конспект лекций

для курсантов специальности

26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок

очной и заочной форм обучения

 

 

Керчь, 2018 г.

 

 

Содержание

    Введение…………………………………………………………………...4

1  Судовые паротурбинные установки……………………………....6

1.1 Схема и цикл простейшей паротурбинной установки…………...6

1.2 Состав ПТУ и потребители энергии на судне…………………....8

1.3 Критерии и измерители тепловой экономичности ПТУ………...9

1.4 Тепловая схема паротурбинной установки……………………...12

1.5 Главные уравнения паротурбинных установок…………………16

1.5.1 Главные уравнения тепловой схемы ПТУ 2-го рода……………16

1.5.2 Главные уравнения тепловой схемы ПТУ 1-го рода……………19

2  Судовые газотурбинные установки………………………………32

2.1 Схема и цикл простейшей газотурбинной установки…………..32

2.2 Термический КПД идеальных циклов ГТУ……………………...35

2.3 Главные уравнения газотурбинных установок………………….37

2.3.1 Уравнение энергетического баланса………………………….….37

2.3.2 Уравнение компрессора…………………………………………...38

2.3.3 Уравнение турбины…………………………………………….….39

2.3.4 Уравнение камеры сгорания……………………………………...40

2.4 Эффективные показатели реального цикла ГТУ…………….….41

2.5 Способы повышения термодинамической

 эффективности цикла ГТУ……………………………………………...43

2.5.1 Регенерация тепла в цикле ГТУ………………………………….43

2.5.2 Промежуточное охлаждение воздуха в цикле ГТУ……………..46

2.5.3 Промежуточный подогрев газа в цикле ГТУ…………………….50

2.6 влияние потерь давления в тракте ГТУ

на полезную работу и на КПД цикла……………………………………52

2.7 Вопросы для самоконтроля………………………………………55

3  Комбинированные турбинные установки……………………….56

3.1 Общие сведения о комбинированных установках……………....56

3.2 Судовые парогазотурбинные установки………………………....57

3.3 Судовые газопаротурбинные установки…………………………60

3.3.1 Состав ГПТУ, принципиальная тепловая схема………………...60

3.3.2 Цикл ГПТУ. Термический КПД цикла…………………………..61

3.3.3 Тепловой баланс утилизационного котла и сепаратора………...64

3.4 Вопросы для самоконтроля……………………………………….67

Список использованной литературы……………………………………68

Введение

Любая энергетическая установка представляет собой комплекс технических средств (механизмов, аппаратов) в которых осуществляются термодинамические процессы, связанные с преобразованием теплоты в работу.

В судовых турбинных установках (СТУ) преобразователями внутренней энергии рабочего тела в механическую энергию являются турбины. СТУ могут работать по открытым или закрытым циклам.

Классификация СТУ осуществляется по следующим признакам:

1. По виду рабочего тела:

- паротурбинные, если рабочим телом является пар и его конденсат;

- газотурбинные, рабочим телом этих установок являются газы, как правило, продукты сгорания жидкого органического топлива;

- парогазовые, если в качестве рабочего тела используются смеси газов и паров;

2. По назначению:

- главные, которые вырабатывают механическую энергию в соответствии с назначением судов, на транспортных судах главные СТУ вырабатывают энергию для обеспечения их движения;

- вспомогательные – все работающие на судне СТУ за исключением главных установок;

3. По организации рабочего процесса:

- однотипные, в которых используется один тип термодинамического цикла;

- комбинированные, в которых выработка механической энергии осуществляется в двигателях, работающих по различным термодинамическим циклам. В свою очередь комбинированные установки можно разделить на две группы: с механической связью и термодинамической связью.

Судовые турбинные установки по сравнению с дизельными установками имеют свои преимущества и недостатки.

Паротурбинные установки отличаются высокой надежностью и сравнительной простотой ремонта, они могут использовать любой вид топлива – твердое, жидкое и газообразное. Но по экономичности они уступают дизельным, газотурбинным и комбинированным установкам.

Газотурбинные установки по сравнению с другими установками имеют низкие массогабаритные показатели, концентрируют в одном агрегате высокую мощность. Указанные положительные качества газотурбинных установок способствуют достаточно широкому их использованию в судовой энергетике.

Комбинированные СТУ используют наиболее благоприятные термодинамические процессы различных циклов тепловых двигателей, что позволяет повысить их экономичность. Отдельную группу комбинированных установок составляют установки с теплоутилизационным контуром. В этих установках часть теплоты уходящих газов базовой установки, например газотурбинной, используется в паротурбинной, образующей теплоутилизационный контур, для выработки дополнительной механической энергии, что, естественно, повышает их экономичность.

 

Тематический план лекционных занятий

Наименование темы	Кол-во часов
Общие сведения о турбинных установках, турбомашинах, исторический обзор развития судовых турбинных установок. Связь с другими дисциплинами. Судовые паротурбинные установки. Цикл, состав, понятие о принципиальных и развернутых тепловых схемах установки.	2
Эффективный КПД паротурбинной установки, способы его повышения. Главные уравнения паротурбинных установок.	2
Судовые газотурбинные установки. Цикл, состав, схемы газотурбинных установок. Эффективный КПД газотурбинных установок, способы его повышения. Удельные расходы воздуха и топлива в цикле	2
Главные уравнения газотурбинных установок	2
Судовые комбинированные турбинные установки. Понятие о теплоутилизационном контуре (ТУК). Тепловые схемы ТУК. Способы повышения эффективности комбинированных турбинных установок.	2
Тепловой баланс комбинированной газопаротурбинной установки. Тепловой баланс ТУК.	2
Всего по разделу	12