Файл: Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие.pdf

Располагаемая работа в реальном цикле, соответствующая из<> энтропийному теплоперепаду в турбоагрегате от параметров р0, Т0 до давления рх, составляет

Н о — 'о — h-

Такую же, очевидно, располагаемую работу можно было бы полу­ чить в идеальном цикле с подводом тепла при р0, осуществляемом по контуру 1—2'—3'—4"—5'—1.

Отношение

характеризует снижение располагаемой работы цикла вследствие потерь в пароперегревателе и паропроводе.

Увеличение затрат тепла в реальном цикле вследствие переохла­ ждения конденсата может быть учтено с помощью к. п. д. конден- сатно-питательного трубопровода [16]

•Ппит = • ( 4 )

Эффективная мощность главного турбоагрегата, под которой пони­

К. п. д. установки. При оценке тепловой экономичности судовой энергетической установки в целом под полезной мощностью обычно понимают мощность, подведенную к движителям Nр. Энергия, рас­ ходуемая на вспомогательные механизмы самой энергетической уста­ новки, а также на общесудовые нужды, при этом считается потерей, сопутствующей выработке полезной мощности Nр. Естественно, такой подход применим для анализа только ходовых режимов ра­ боты установки.

где i i B — к. п. д. валопровода.

Показателем тепловой экономичности ПТУ служит эффективный к. п. д. установки

В этом выражении: Ву — секундный расход топлива в установке; QH — низшая теплота сгорания топлива.

Для установки, изображенной на рис. 2, если все затрачиваемое в ней тепло идет на образование только перегретого пара, можно за­ писать

(7), (9) и (10) необходимо ввести сомножителем дополнительно к. п. д. электрической передачи г|э. п .

Установки без регенерации тепла просты, но имеют низкую эко­ номичность (т)у «е. 0,20) и поэтому на современных судах не приме­ няются. Однако результаты, полученные при анализе такой уста­ новки, имеют практическую ценность, так как выражение (10) ос­ тается справедливым и для любого другого типа паротурбинной установки, позволяя учесть ее особенности и вид тепловой схемы.

В обобщенном представлении в выражении (10) под % следует понимать к. п. д. идеального цикла в контуре главного двигателя, который в общем случае может и не являться циклом Ренкина (на­ пример, регенеративный цикл, цикл с промежуточным перегревом пара и др.), а характеристика тепловой схемы представляет собой отношение количества тепла, расходуемого на главный двигатель, к количеству тепла, расходуемого на всю установку в целом, т. е.

Иногда эффективный к. п. д. установки определяют по эффек­ тивной мощности главных двигателей

в о р •

у^н

Этот к. п. д. не учитывает потери в установке между главными двигателями и винтом и поэтому менее пригоден для сопоставления установок различных типов,

20

Показателями экономичности установки являются также уДельные расходы топлива, кг/(кВт-ч):

— по отношению к эффективной мощности главных двигателей

, _ ЗбООДу 3600

Установки с регенерацией тепла отработавшего пара вспомогательных двигателей. Экономичность ПТУ можно повысить, если пар, отработавший во вспомогательных двигателях и направляющийся в конденсатор (см. схему на рис. 2), использовать для подогрева питательной воды, подаваемой в парогенератор. На рис. 4 приведена тепловая схема ПТУ с подогревом питательной воды отработавшим паром вспо­ могательных двигателей.

рация питательной воды, т. е. из нее выделяются растворенные газы. Избыток отработавшего пара, если он имеется, через нагруженный клапан сбрасывается в конденсатор.

Вследствие использования для подогрева питательной воды тепла отработавшего пара вспомогательных двигателей уменьшаются за­ траты тепла в парогенераторе и расход топлива на установку.

21

Сказанное, однако, справедливо лишь для случаев, когда из­ бытка отработавшего пара нет или он сравнительно невелик. С уве­ личением относительного количества избыточного пара (по отноше­ нию к расходу на главный двигатель) экономический выигрыш в установке снижается, и при достижении некоторого определенного значения относительного количества избыточного пара к. п. д. уста­ новки с* регенерацией тепла становится равным к. п. д. установки без регенерации. Дальнейший рост избытка пара приводит к тому, что установка с регенерацией тепла уступает по экономичности уста­ новке без регенерации.

Так как мощность вспомогательных двигателей определяется не­ обходимостью обеспечения работы механизмов, обслуживающих собственно энергетическую установку и общесудовые нужды, а их к. п. д. — достижимым уровнем совершенства, практически, как правило, не удается выполнить паротурбинную установку по рассматриваемЪй схеме без избытка отработавшего пара вспомогательных двигателей.

Расход пара на вспомогательные двигатели и количество конден­ сируемого в подогревателе пара, или конденсирующая способность подогревателя питательной воды, а следовательно, и относительное количество избыточного пара, существенно зависят от противодавле­

способность подогревателя при этом также растет, ибо повышается температура подогрева питательной воды. При этом, однако, суще­ ствует некоторое оптимальное значение р 2 в , при котором относитель­ ный избыток пара минимален и, следовательно, к. п. д. установки достигает максимальной величины.

Таким образом, эффективный к. п. д. ПТУ с регенерацией тепла отработавшего пара вспомогательных двигателей, зависящий от сбрасываемого в конденсатор относительного избытка греющего пара, является также функцией противодавления вспомогательных двигателей р 2 в , т. е. при прочих равных условиях

Возвращаясь к общему выражению для к. п. д. установки (10), нетрудно прийти к выводу, что влияние р 2 в на к. п. д. осуществляется через характеристику тепловой схемы е. Конкретизируя зависимость (11), можно записать

е = / ( р 2 в ) .

На рис. 5 кривой а представлен общий вид зависимости от про­ тиводавления р 2 в характеристики е тепловой схемы установки с ре­ генерацией тепла отработавшего пара вспомогательных двигателей.

Повышение тепловой экономичности рассмотренной установки может быть достигнуто, если вспомогательные двигатели разделить на две группы:

22