Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [67] 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРЫ УТИЛИЗАЦИОННОГО ТИПА

В настоящее время в судовой энергетике широко применяются паротурбинные, газотурбинные и дизельные энергетические установки, обеспечивающие движение судна и удовлетворяющие потребность в различных видах энергии для механизмов, оборудования и аппаратуры общесудового, назначения.

В таких установках процесс преобразования химической энергии органического топлива в механическую и электрическую.

Теплота 16 отходщем I газе

Теплота 6 воздухе

Теплота ци/онулирувщеи боде

Теплст в оттодящем

Теппота- топлик

I Теплота 6 , питательной

Теплота 6 кснденссте

Теплота

S отсаЫ-тше»

rape

"Of I-

ll-P пара-конденсата -

Т пара-ксиде/Сатд

Теплота 6 бсздухе

Теплота 6 паре

Апотпаи

Теплота S топлибе

1"/

I"

/ I

Теплота б питательной боде Р

л

Атмуарерная линия

Рис. 142. Диаграмма энергетического баланса судовой паротурбинной энергетической установки.

/ - паровой котел; 2 - конденсатор; 3 - паровая турбина; 4 - питательный насос

как правило, оказывается многоступенчатым. Этот характер процесса обусловливает возникновение многочисленных потерь энергии. В паровом цикле обычно наблюдается два основных вида потерь энергии: потери теплоты с уходящими газами котельной установки и потери теплоты в конденсаторах.

Суммарная величина этих потерь составляет 70-75%.

Потери тепла в газовом цикче имеют несколько меньшие значения: 60-65% и складываются из потерь теплоты с уходящими газами и потерь теплоты в теплообменниках.

Однако из диаграмм рис. 142 и 143 видно, что в газовых циклах при высокой температуре теряется значительно больше теплоты, чем в паровых циклах [36], [39].

Большие потери энергии в паровом и газовом циклах судовых энергетических установок вызывают естественное стремление найти такие технические решения, которые бы позволили существенно их уменьшить.



Несомненный интерес с этой точки зрения может представить утилизация различных видов тепловой энергии в термоэлектрических генераторах.

Рассмотрим возможность и целесообразность утилизации теплоты уходящих газов и теплоты, передаваемой охлаждающей воде, в конденсаторах и теплообменных аппаратах. Температура газа, выбрасываемого в атмосферу, может достигать 300-400° С (573-673° К). Использование в качестве холодного источника

Г Н газа 2273


Охлаждающая Ъода

Воздух

Tomuio (химическая теплота)

Охлаждающа/ , Гоплидо

Вода ((разическая теплота)


-Тот Мы -Тгаза Рша

Рис. 143. Типовая диаграмма энергетического баланса судовой газотурбинной (дизельной) энергетической установки.

/ - камера сгорания; 2 - газовая турбина

забортной воды, максимальная температура которой не превышает 30° С (303° К), позволяет рассчитывать на возможность получения на термоэлементах перепада температур не менее 270- 370 град.

При современном состоянии развития термоэлектричества эта величина температурного перепада, по-видимому, обеспечит возможность утилизации около 2-ьЗ% тепловой энергии, бесполезно теряемой в судовых энергетических установках. Правда, абсолютная величина выигрыша при этом может оказаться несколько меньшей. Это, во-первых, объясняется возникновением дополнительных затрат энергии на прокачку забортной воды, необходимой для охлаждения холодных спаев термоэлементов, и, во-вторых, некоторым увеличением гидравлического сопротивления газового тракта.



Кроме того, термоэлектрогенератор утилизационного типа, безусловно, вызовет увеличение построечной стоимости энергетической установки.

Совершенно естественно, что все эти вопросы требуют тщательного технико-экономического анализа с учетом конкретных исходных данных экономической эффективности, необходимости в надежном статическом источнике электроэнергии и ограничений по температуре уходящих газов, а также многих других факторов. Тем не менее, следует указать, что существенное уменьшение стоимости и постепенное увеличение к. п. д. термоэлементов позволяют считать вполне обоснованным самое серьезное внимание, которое следует уделить вопросу термоэлектрической утилизации теплоты уходящих газов судовых энергетических установок.

Утилизация низкотемпературной тепловой энергии в конденсаторах паровых установок и теплообменных аппаратах газовых установок принципиально может рассматриваться как одна из возможных областей применения термоэлектричества. Однако при современной эффективности термоэлектрического метода преобразования энергии эта область может представлять лишь теоретический интерес [128 ].

Действительно, если бы в термоэлектрогенераторах, например в конденсаторе паротурбинной установки, было возможно использовать часть тепловой энергии, отдаваемой забортной воде, это позволило бы увеличить эффективную мощность энергетической установки без дополнительных затрат энергии топлива.

Однако при этом нельзя забывать о влиянии термоэлектрогенератора, встроенного в конденсатор, на общие характеристики паротурбинной установки. При проектировании паротурбинных установок применительно к торговым судам для повышения термического к. п. д. цикла температура конденсации пара принимается не более 299 307° С, что соответствует давлению 0,03-0,05 ста [39].

При средней температуре охлаждающей забортной воды 23-25° С (296-298° К) и конечной разности температур этой воды и конденсата около 10 град оказывается возможным получение приемлемых габаритно-весовых характеристик как конденсатора, так и турбины низкого давления.

Любое отклонение от оптимальных условий в этом случае приведет либо к уменьшению термического к. п. д. цикла, либо к возрастанию габаритов и веса оборудования и механизмов низкотемпературной части парового цикла. Размещение термоэлементов на пути теплового потока от конденсирующегося пара к забортной воде с теплотехнической точки зрения эквивалентно увеличению термического сопротивления поверхности теплообмена. Величина этой поверхности в первом приближении прямо пропорциональна отношению теплопроводностей материала типовых трубок конденсаторов (1,1-1,2 вт/см-град) и полупро-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 [67] 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93



0.0013