Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Топ:
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2019-11-11 | 282 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Введение
В судовых турбинных установках (СТУ) преобразователем внутренней энергии рабочего тела в механическую 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, в которых рабочим телом 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;
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.
Судовые паротурбинные установки.
Общее выражение КПД ПТУ.
Общее выражение ПТУ можно представить в виде произведения шести сомножителей.
, (1.43)
где βос – коэффициент судовых затрат, который вычисляется по формуле (1.13); η t – термический КПД цикла, вычисляемый по формуле (рис. 1.6)
; ηк – КПД парового котла; ηе – эффективный КПД главного турбоагрегата, определяемый по выражению (1.30); η тр – коэффициент, учитывающий потери энергии и утечки в главном паропроводе; l – характеристика схемы.
Характеристика схемы для тепловых схем 2-го рода определяется по формуле
, (1.44)
Числитель в (1.44) выражает количество теплоты затраченное на производство пара для главной турбины в нерегенеративной ПТУ, знаменатель – расход теплоты на регенеративную гребную установку (главную турбину и все вспомогательные механизмы), поскольку вся ПТУ за вычетом общесудовых потребителей является гребной установкой. Следовательно, характеристика схемы дает комплексную количественную оценку расхода энергии на привод вспомогательных механизмов ПТУ и эффективность регенеративного процесса, то есть оценивает совершенство взаимосвязей между элементами установки и системами, обслуживающими ее основные элементы.
|
Для тепловых схем 1-го и 3-го рода характеристика определяется по формуле
(1.45)
Здесь числитель определяет расход теплоты на эквивалентную главную турбину.
Таким образом оценивают совершенство процессов энергетических преобразований в основных элементах ПТУ и потери энергии в главных трактатах. Всякие изменения тепловой схемы и параметров рабочего тела приводят к изменению характеристики. На характеристику влияют также необратимые процессы в системе регенерации, например, неравновесный теплообмен в подогревателях, рассеяние теплоты в окружающую среду, гидравлические потери в трубах, утечки, сброс горячих дренажей в конденсатор и др.
Уравнение компрессора.
Обозначим степень повышение давления в компрессоре πк = р2/р1. В связи с тем, что теплоемкость газа (воздуха) существенно зависит от его температуры, обозначим среднюю изобарическую теплоемкость процесса сжатия через Срк. В соответствии с обозначениями рис. 2.4 КПД компрессора определяется из выражения:
(2.9)
Это выражение представляет отношение изоэнтропийной работы сжатия к затраченной при той же степени повышения давления воздуха.
Для изоэнтропийного процесса , тогда выражение (2.9) можно представить в виде:
Рис. 2.4 – Процесс повышения давления в компрессоре ГТУ в ST-координатах.
. (2.10)
В связи с тем, что компрессор потребляет механическую энергию и увеличение потерь энергии, сопровождающих процесс сжатия, требует увеличения потребляемой компрессором мощности, главное уравнение компрессора можно представить в виде соотношения
, (2.11)
где G – секундный расход воздуха через компрессор; – затраченная работа сжатия; – изоэнтропийная работа сжатия, которая находится из выражения
. (2.12)
С учетом (2.12) уравнение (2.11) можно переписать
. (2.13)
В полученном уравнении показатель адиабаты процесса сжатия можно найти из соотношения
. (2.14)
Уравнение турбины
Обозначим степень понижения давления в турбине , а среднюю изобарическую теплоемкость процесса расширения через Cpx. Для процесса расширения соответствующий КПД может быть определен как отношение действительной работы, полученной в данном процессе к изоэнтропийной работе расширения. В соответствии с обозначениями рис. 2.5 этот КПД определяется выражением
|
. (2.15)
Обозначив показатель адиабатного процесса расширения через Х и учитывая для изоэнтропийного процесса связь между параметрами
,
находим
. (2.16)
Рис. 2.5 – Процесс расширения газа в турбине ГТУ в ST-координатах.
Показатель адиабатного процесса расширения можно найти из выражения
. (2.17)
Главное уравнение турбины можно представить в виде
, (2.18)
где G г – секундный расход газа в турбине; – располагаемая работа процесса расширения, которая находится по уравнению
. (2.19)
С учетом (2.16) уравнение (2.19) можно переписать
. (2.20)
Рис. 2.6 – Схема тепловых потоков камеры сгорания ГТУ.
Уравнение камеры сгорания
Составим уравнение теплового баланса для камеры сгорания. Схема тепловых потоков представлена на рис. 2.6.
, (2.21)
где – потери теплоты в камере сгорания, вызванные недожегом топлива и рассеиванием теплоты в окружающую среду; – энтальпия воздуха на входе в камеру сгорания.
Если потери энергии в камере сгорания учесть ее КПД ηкс, то уравнение (2.21) можно записать в виде
(2.22)
Количество воздуха поступающего в камеру сгорания можно выразить
, (2.23)
где α – коэффициент избытка воздуха; l 0 – теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1кг топлива.
Расход газа на выходе из камеры сгорания находится по выражению
. (2.24)
С учетом выражений (2.23) и (2.24) уравнения камеры сгорания можно представить
. (2.25)
Следует отметить, что уравнение (2.25) получено без учета физического тепла топлива, по причине малости этой величины.
|
Газопаротурбинные установки
Введение
В судовых турбинных установках (СТУ) преобразователем внутренней энергии рабочего тела в механическую 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, в которых рабочим телом 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;
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.
Судовые паротурбинные установки.
|
|
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!