Bài giảng khai thác hệ động lực tàu thủy chương 5 phân bố nhiệt trong diesel tàu thủy và khai thác nguồn nhiệt thải trên tàu

CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU • • • • • • PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THỦY TỔN THẤT NHIỆT CHO KHÍ XẢ TỔN THẤT NHIỆT DO NƯỚC LÀM MÁT CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 5.1 PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ • Phân bố nhiệt lượng đốt cháy nhiên liệu động Diesel tàu thuỷ thống kê sau: Nhiệt lượng biến thành cơng có ích khoảng 40% ÷ 50 % Nhiệt lượng khí xả mang khoảng 20% ÷ 25% Nhiệt lượng mơi trường làm mát khoảng 20% ÷ 25% Nhiệt lượng tổn tht khỏc 5% ữ 10% ã Hiu sut cú ớch Diesel tàu thủy khoảng 36 ÷ 50% • Đặc trưng cho mát tiêu tốn cho chi phí gọi tổn thất nhiệt • Nghiên cứu chu trình động Diesel: Để giảm tổn thất người ta sử dụng biện pháp như: Cho trình cháy mãnh liệt, giảm , tăng tỉ số nén , tăng q trình hồ trộn, tăng lượng cấp cho cháy đẳng tích… 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU q2 P T q2 q1 q1 5 q3 q3 1 S V Bằng lý luận thực nghiệm đưa kết luận sau: • Các biện pháp có liên quan đến việc giảm tổn thất, khơng có hiệu giữ ngun nhiệt độ trung bình chu trình, thơng số thị động thay đổi khơng đáng kể • Sử dụng tăng áp, làm mát khí tăng áp, tăng áp suất cuối kỳ nén (𝑃𝑐 ) không làm thay đổi đáng kể hệ số hoàn thiện nhiệt động cơ, nhiên tiêu vê kinh tế, kỹ thuật có tốt lên • Hướng hồn thiện hệ động lực tàu thuỷ: sử dụng tổn thất nhiệt cho nhu cầu khác tàu 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 5.2 CÂN BẰNG NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THỦY • Khi đốt cháy nhiên liệu Diesel, nhiệt lượng tỏa phần biến thành cơng có ích, phần cịn lại tổn thất Phương trình cân băng nhiệt sau: 𝑸𝑻 = 𝑸𝒆 + 𝑸𝒌𝒙 + 𝑸𝒍𝒎 + 𝑸𝒄𝒈 + 𝑸𝒄𝒍 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU Cân nhiệt động hãng MAN 2021 Cân nhiêt động hãng MAN có sử dụng nguồn nhiệt thải LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 5.3 TỔN THẤT NHIỆT CHO KHÍ XẢ • Tổn thất nhiệt cho khí xả mang phần lớn chiếm khoảng 20% đến 25% phương trình cân nhiệt Tổn thất tận dụng tùy thuộc vào loại động cơ, thiết bị tận dụng chế độ làm việc động • Nhiệt lượng khí xả (𝑸𝒌𝒙 )động mang phụ thuộc vào hai yếu tố sau: - Nhiệt độ khí xả (𝑻𝒌𝒙 ) - Lượng khí xả (𝑮𝒌𝒙 ) (chủ yếu phụ thuộc hệ số dư lượng khơng khí ) 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU ▪ Nhiệt lượng thiết bị phụ có tận dụng Khơng thể tận dụng hồn tồn lượng nhiệt khí xả mang nguyên nhân sau đây: • Giới hạn hạ nhiệt độ khí xả khỏi thiết bị phụ 𝑇𝑃 nhiệt độ môi trường 𝑇0 • Đặt thiết bị phụ gây phản áp đường xả làm ảnh hưởngđến làm việc động • Giới hạn nhiệt độ điểm sương, thiết bị phụ làm việc nhiệt độ điểm sương gây ăn mòn, nhiệt độ phụ thuộc vào áp suất riêng phần nước khí xả hàm lượng lưu huỳnh có nhiên liệu 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU • Muốn sử dụng nhiệt khí xả có hiệu phải nắm quy luật thay đổi cân phải định chế độ khai thác thiết bị tận dụng có hiệu quả, cho nhu cầu khác ứng với chế độ khai thác động Q Q Q Qkx Qp Qkx Qp Qkx Qp nmin n1 (a) nđm n nmin nđm n nmin (b) nđm n (c) Các phương án sử dụng nhiệt khí xả - a: Sử dụng vùng khai thác - b: Sử dụng toàn vùng khai thác - c: Sử dụng chế độ 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 5.4 TỔN THẤT NHIỆT DO NƯỚC LÀM MÁT ❑ Tổn thất nhiệt nước làm mát tổn thất lớn động đốt chúng phụ thuộc vào kết cấu, chế độ hoạt động động cơ, nhiệt độ trung bình nước mát số yếu tố khác ❑ Động Diesel tàu thủy sử dụng 02 kiểu hệ thống làm mát: • Hệ thống làm mát kín Sử dụng nước tuần hồn làm mát cho động sau nước ngồi tàu làm mát cho nước Ở hệ thông này, người ta muốn nâng cao nhiệt độ nước làm mát cho động nhằm nâng cao chất lượng trình cơng tác động cơ, đồng thời tạo thuận lơi cho việc tận dụng nhuồn nhiệt tổn thất nước làm mát mang ngồi • Hệ thống làm mát hở Sử dụng nước tàu vào làm mát cho thiết bị trao đổi nhiệt vào trực tiếp làm mát cho động Ở hệ thống này, nhiệt độ nước làm mát khỏi thiết bị động thấp, việc tận dụng nguồn nhiệt tổn thất nước làm mát mang hiệu ❑ Ở động có nhiều mạch làm mát riêng sử dụng công chất làm mát riêng tùy thuộc vào kiểu loại động hãng chế tạo 2021 LE VAN VANG 10 CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU 5.5 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY ❑ Hệ động lực tàu thủy tổ hợp thiết bị khác dùng để biến đổi dạng lượng cho mục đích khác tàu ❑ Nguồn lượng cung cấp tàu chủ yếu đốt cháy nhiên liệu lỏng khí ❑ Nhiệt lượng tiêu thụ tàu : 𝑸 = 𝑸𝑴 + 𝑸𝑨 + 𝑸𝑷 Hay viết dạng phần trăm: 100% = 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 𝑄𝑀 : lượng tiêu thụ máy 𝑄𝐴 : lượng tiêu thụ máy đèn 𝑄𝑃 : lượng tiêu thụ thiết bị phụ ❑ Nguồn lượng bao gồm: đẩy tàu, phát điện nhu cầu khác Các thành phần thay đổi tùy theo chức tàu 2021 LE VAN VANG 11 CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU • Thống kê lượngtiêu thụ riêng biệt ta có: 𝒒𝒄 + 𝒒𝒍𝒎 + 𝒒𝒌𝒙 + 𝒒𝒄𝒈 + 𝒒𝒄𝒍 𝒙 + 𝐴 𝑝 𝑞𝑡 , 𝑞𝑡 : nhiệt 𝒒𝑨𝒄 + 𝒒𝑨𝒕 𝒚+ 𝒑 𝒒𝒄 𝒑 + 𝒒𝒕  = 𝟏 Trong lượng tổn thất động phụ thiết bị phụ • Coi tổng tổn thất khơng sử dụng khơng tính ෍ 𝒒𝒕 = 𝒒𝒄𝒍 + 𝒒𝒄𝒈 𝒙 + 𝒒𝑨𝑬 𝒕 𝒚 𝒑 + 𝒒𝒕 𝒛 • Ta có phương trình 𝒒𝒄 + 𝒒𝒍𝒎 + 𝒒𝒌𝒙 𝒙 + 𝒒𝑨𝑬 𝒄 𝒚 + 𝒑 𝒒𝒄 𝒛 + ෍ 𝒒𝒕 = 𝟏 • Như thành phần 𝒙, 𝒚, 𝒛 thay đổi phụ thuộc vào sơ đồ tận dụng 2021 LE VAN VANG 12 CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU ❑ Như thành phần 𝒙, 𝒚, 𝒛 thay đổi phụ thuộc vào sơ đồ tận dụng • Thay toán phần nồi phụ thiết bị tận dụng (1) 𝒑 𝒒𝒌𝒙 𝒙  ≤ 𝒒𝒆 𝒛 • Thay tồn nồi phụ thiết bị tận dụng phần máy phát tua bin (2) 𝒑 𝒒𝒌𝒙 𝒙  ≤ 𝒒𝒆 𝒛 • Thay phần hay toàn Diesel lai máy phát máy phát tua bin lấy từ nồi khí xả (3) 𝒒𝒌𝒙 𝒙  𝜼𝑷 ≤ 𝒒𝑨𝑬 𝒆 𝒚 • Thay tồn Diesel lai máy phát máy phát tua bin phần nồi phụ thiết bị tận dụng (4) 𝒒𝒌𝒙 𝒙  𝜼𝑷 > 𝒒𝑨𝑬 𝒆 𝒚 2021 LE VAN VANG 13 CHƯƠNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ VÀ KHAI THÁC NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU • Thay toàn Diesel lai máy phát máy phát tua bin toàn nồi phụ thiết bị tận dụng (5) 𝒑 𝑨𝑬 𝒒𝒌𝒙 𝒙  𝜼𝑷 ≤ 𝒒𝒆 𝒚 + 𝒒𝒆 𝒛 𝜂𝑃 : Hiệu suất trung bình nhiệt từ nồi khí xả • Ngồi việc sử dụng nhiệt khí xả, lượng nước làm mát sử dụng cho nhu cầu khác chưng cất nước từ nước biển, hâm nước sinh hoạt nước cấp cho nồi hơi, giải pháp nâng cao hiệu suất hệ động lực • Như lượng khí xả nước làm mát sử dụng với lượng có ích hệ động lực • Hiện phổ biến tàu thuỷ sử dụng sơ đồ (1), (2) phần lượng nước làm mát sử dụng cho việc chưng cất nước nhu cầu cho việc hâm sấy 2021 LE VAN VANG 14 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ KHAI THÁC ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ Bài tập-thảo luận tuần I CÁ NHÂN TỪNG SINH VIÊN Phân biệt cân nhiệt động cân lượng hệ động lực tàu thủy Xu hướng nâng cao hiệu suất chung hệ động lực tàu thủy II BÀI THEO NHĨM (chuẩn bị chun đề theo nhóm) 2021 LE VAN VANG 15 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ KHAI THÁC ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ THANK YOU ! 2021 LE VAN VANG 16