Определение паропроизводительности УПГ и достижимой мощности утилизационного турбогенератора.

Расход и температура газа позволяют уточнить паропроизводительность утилиза­ционного парогенератора, выбранного из типоразмерного ряда по номинальному значению паропроизводительности. Расчет утилизацион­ного котла на переменный режим требует детального анализа конструкций УПГ, сечений газоходов, скоростей течения и др. Для этапа эскизного проектирования это излишняя детализация. Можно применить приближенные методики, адекватные этапу проектирования. В частности, приведенные в ОСТ 5.4265-78 графические зависимости производительности стандарт­ных утилиза­ционных паровых котлов в функции расхода и температуры газов могут быть аппроксимированы следующими формулами:

D = AGгаз + B <= Dmax; A = F1 (Tгаз); B = F2 (Tгаз).

Это линейная аппроксимация паропроизводительности от Gгаз с коэффициентами в виде функций от Tгаз. Вид аппроксимирующих функций и значения коэффициентов зависят от типоразмера УПГ, например, для котла КУП 40 можно использовать следующие формулы:

A = 263.10-6Tгаз + 200.10-9Tгаз2 – 0,04393;

B = 0,008 Tгаз2 + 818,45 – 5,145 Тгаз;

Dmax = 1350 кг/ч.

Указанные зависимости положены в основу модели WYB_UPG, предназначенной для выбора УПГ из типоразмерного ряда стандартных утилизационных котлов по ОСТ 5.4265-78. Исходные данные этой модели представлены в табл.4.28.

Таблица 4.28 Исходные данные для расчета выбора утилизационного котла из типоразмерного ряда

В табл.4.29 представлены результаты расчета модуля WYB_UPG с исходными данными в соответствии с табл.4.28 при варьировании потребности судна в паре.

Таблица 4.29 Результаты расчета трех вариантов утилизационных котлов

В табл.4.29 представлены следующие результаты работы модуля WYB_UPG. Сначала приводится контрольная распечатка исходных данных в соответствии с табл.4.28. Она дополнена результатами расчета объемного расхода газа Vg, м3/ч, и удельного объема Vud, м3/кг. Далее следует печать таких результатов расчета: информация о выбранном типоразмере парогенератора; Dmax – наибольшая паропро­изводительность в соответствии с данными ОСТ 5.4265-78; Fisp – площадь испарительной поверхности котла; B, L, H – габаритные характеристики – ширина, длина и высота, м; Gsux и Grab – масса парогенератора в сухом состоянии – без воды и в рабочем состоянии, т; Ktp – средний коэффициент теплопередачи на анализируемом режиме, кДж/м2.ч.оС; Dpgf – фактическая паропроизводительность на анализируемом режиме – при заданном расходе и температуре газов.

Как видно из табл.4.29, при увеличении площади поверхности нагрева может быть получено большее количество пара, КУП40 – 1174 кг/ч, КУП80 – 1676 кг/ч, КУП150 – 1839 кг/ч. Но этот выигрыш быстро падает – массы увеличиваются пропорционально увеличению поверхности теплообмена – в разы, а паропроизводительность возрастает ненамного.

Программный комплекс N_UTG обеспечивает определение мощности утилиза­ционного турбогенератора. Исходные данные этого комплекса, соответствующие рас­смотренному выше варианту энергетической установки танкера с малооборотной дизельной установкой, включающей МОД 5L50MC, приведены в табл.4.30; результаты расчетов – в табл.4.31.

Таблица 4.30 Исходные данные для расчета мощности утилизационного турбогенератора

Таблица 4.31 Результаты расчета мощности утилизационного турбогенератора

В табл.4.31 приведены следующие параметры утилизационного цикла: ps – давление в парогенераторе, МПа; pп – давление пара перед соплами турбины генератора, МПа;
Tг – температура уходящих газов за УПГ, оС; Ts – температура пара перед соплами турбины генератора, оС; Dп – расход пара на турбину генератора, кг/с; Haд – адиабатный перепад энтальпии, кДж/кг; Nте – эффективная мощность турбины генератора, кВт.

Как видно из таблицы, эффективная мощность турбины генератора не превосходит 175 кВт. В связи с тем, что потребность в электроэнергии на длительном ходовом режиме на данном судне составляет 500 кВт, мощности турбо­генератора недостаточно для того, чтобы заменить дизель-генератор, даже, если их установлено два по 250 кВт. Поэтому в базовом варианте принято решение о применении валогенератора. Пар от утилиза­ционного котла целесообразно направить в систему подогрева перевозимого на танкере груза.