Включение различных вариантов подогрева питательной воды за счет пресной воды, продувоч­ного воздуха и масла не влияет на мощность утилизационного турбо­генератора. На рис.4.10 представлена диаграмма температурных напоров в системе утилизации теплоты выхлопных газов среднеоборотных двигателей, рассматриваемых в качестве альтернативного варианта малооборотным двигателям судна с горизонтальной грузо­обработкой пр.16075.

Рис.4.10. Температурные напоры в утилизационном парогенераторе

На судне данного проекта были установлены малооборотные дизели. В качестве альтернативных могут быть использованы два среднеоборотных двигателя, работающих каждый на свой движитель, с номинальной мощностью Neн = 5430 кВт, температурой выхлопных газов t1 = 390 оС. На длительном эксплуата­ционном режиме соответственно 4860 кВт и 365 оС.

Система утилизации одноконтурная. Здесь приведены данные по варианту с давлением пара в сепараторе рs = 0,8 МПа, соответствующему максимуму энергии пара УПГ и наибольшей мощности утилизационного турбогенератора. Этому давлению соответствует температура насыщения ts = 170,4 оС. Температура перегретого пара tпп =
= 335 оС. Она принята на 30 оС меньше температуры газов на входе в УПГ. Как видно из рис.4.10, при меньших температурных напорах в пароперегрева­теле интенсивность охлаждения газов снижается, что приводит к росту площади и удорожанию поверхности теплообмена. Отвод теплоты в экономайзере не влияет на количество пара, получаемого в испарительной секции, так как это количество лимитируется минимально допустимым температурным напором в конце процесса испарения: t3 – ts = 25-30 оС. Если не греть воду в экономайзере, температура в конце секции испарения не увели­чится, значит не увеличится и количество получаемого пара, и мощность УТГ. Одновременно, если греть воду не в экономайзере, а в системе утилизации теплоты, например продувочного воздуха, то газы будут выброшены в атмосферу не охлажденными, а затраты на обустройство аппаратов утилизации теплоты останутся неоправданными.

Минимальный температурный напор в испарительной секции также ограничен по той же причине роста поверхности испарения и увеличения стоимости УПГ. По некоторым данным этот напор (t3 – ts) может быть уменьшен до 20 и даже 15 оС. Дискуссия на эту тему беспредметна, поскольку эффективность системы утилизации – объект экономического анализа, а не утверждений и рассуждений. В каждом конкретном случае следует показать, насколько изменится поверхность, увеличится масса и стоимость УПГ и как изменится экономика судна. Мы придерживаемся значений, рекомендованных отечественными источниками, и намереваемся в дальнейшем включить решение этой проблемы в состав учебно-исследовательской САПР СЭУ.

Отдельно следует рассмотреть процесс в экономайзере. Питательная вода поступает в УПГ с температурой tпв 120 0С. Теплота, которая требуется для подогрева этой воды до tэк = ts – ?tн, где ?tн – недогрев до состояния насыщения, необходимый для надежной работы питательного клапана, изображена в масштабе отрезком i1 – iпв. На такую же величину уменьшится теплота выхлопных газов, что приведет к снижению температуры газов от t3 = 200 оС до tух 193 оС. Хотелось бы уменьшить эту температуру для увеличения эффективности утилизационного цикла.

Однако этого сделать нельзя в связи с выпадением капелек конденсата на поверх­ностях охлаждения с температурой меньше температуры точки росы. Дополнительно обращаем внимание на то, что точка росы опреде­ляется не как средняя температура газов в пучке, а как локальная температура на поверхности теплообмена. Вследствие градиентов температур, необходимых для передачи теплоты в реальном времени, температура на поверхности ниже температуры газов в пристеночном слое.

Кроме этого следует учесть переменные режимы работы пропульсивного комплекса. При снижении мощности, отдаваемой на движение, падают и температура, и расход выхлопных газов. Уменьшаются и температуры по тракту УПГ. Таким образом, повышается вероятность возникновения на поверхности экономайзера состояния, близ­кого к конденсации водяных паров в выхлопных газах, – точки росы.