Анализ методов повышения КПД судовой пароэнергетической установки

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
изучить методы повышения КПД судовой пароэнергетической установки.

ОБЪЕКТ.
ОБЪЕКТОМ ДАННОЙ РАБОТЫ ЯВЛЯЮТСЯ ПАРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ УСТАНОВЛЕННЫЕ НА СУДАХ.
Пароэнергетическая установка (ПЭУ) – комплекс технических средств, предназначенных для получения пара и использования его тепловой энергии для обеспечения производственной деятельности судна и создания нормальных условий обитаемости экипажа.
Основные элементы ПЭУ:
котельная установка, предназначенная для получения водяного пара;
паровая турбина, служащая для преобразования тепловой энергии пара в механическую работу вращения гребного винта;
вспомогательные устройства, системы и механизмы, обеспечивающие работу ПЭУ;
общесудовые потребители пара, обеспечивающие технологические нужды и нормальные условия жизнедеятельности экипажа.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПЭУ
В описанной простейшей пароэнергетической установке протекают следующие термодинамические процессы:
Изобарный подвод теплоты в теплоотдатчике - нагревателе и изобарный отвод теплоты в теплоприемнике – конденсаторе при давлении соответственно p1 и p2;
Адиабатное расширение рабочего тела в паровом двигателе;
Изохорное повышение давления жидкости (конденсата) в питательном насосе (жидкость принимается несжимаемой).

СТАДИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРА
Рассмотрим стадии получения пара:
А) вода
Б) вода подогревается, удельный объём увеличивается
В) Смесь пара и воды (двухфазовая система) называется влажным насыщенным паром, кипящая вода постепенно переходит в пар
Г) пар становится сухим насыщенным
Д) перегрев, перегретый пар, сухой перегретый пар

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧНОСТИ СУДОВЫХ ПАРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК:
Перегрев пара.
Повышение начального давления пара.
Повышение начальной температуры пара.
Уменьшение конечного давления пара.
Использование регенеративного цикла.

ПЕРЕГРЕВ ПАРА.
Перегрев пара в цикле Ренкина повышает его термический КПД, т. е. уменьшает удельный расход пара и, следовательно, увеличивает удельную работу цикла. Чем выше начальная температура пара, поступающего в паровой двигатель, тем экономичнее становится цикл. Максимальное значение этой температуры в настоящее время достигает 550 - 600°С.

ПОВЫШЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРА.
Если увеличить начальное давление пара в цикле от Р1 до Р1´, оставляя при этом неизменным конечное давление P2, а также паросодержание X1 влажного пара или температуру t1 перегретого пара, то удельная работа lo цикла тоже увеличивается.

ПОВЫШЕНИЕ НАЧАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА.

УМЕНЬШЕНИЕ КОНЕЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРА.
Понижение давление р2 при постоянных параметрах Т1 и р1.
С понижением р2 увеличивается степень расширения пара в турбине, и техническая работа возрастает ∆h = ha – h. При этом количество отводимой теплоты q2a =h2a – h3a меньше, чем q2 =h2 – h3 (изобара при меньшем давлении более пологая), а количество подводимой теплоты возрастает на величину ∆q1= h3- h3a. В результате термический к. п. д. цикла увеличивается. Понижая давление р2 можно достигнуть на выходе из конденсатора температуры равной температуре окружающей среды, но при этом в конденсационном устройстве придется создавать вакуум, так как температуре t2 = 280С соответствует давление р2 = 0,04 ата.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ЦИКЛА.