5.3船舶动力装置能量平衡与综合利用

第三章

船舶动力装置的经济性管理船舶动力装置能量平衡与综合利用船舶动力装置能量平衡与综合利用一、热平衡方程式航行工况下所需总热量分别为主机、柴油发电机和辅锅炉所消耗热量，分别产生机械能、电能、热能。船舶动力装置热平衡方程式：x、y、z分别为主机、柴油发电机和辅锅炉所消耗热量百分比。一、热平衡方程式热平衡方程式中,x、y、z的大小与船舶用途和动力装置类型有关。船舶类型机械能x/%电能y/%热能z/%海船干货船石油运输船冷藏船河船货船和拖船石油运输船客货船83~9260~8257~7694~9682~8775~804~103~820~362~42~47~104~810~324~81~210~1510~15柴油机船舶能量平衡的组成各动力装置所产生的能量转化为有用功输出以各种余热损失热损失带走不能利用的总热损失一、热平衡方程式二、排气余热的利用方案二、排气余热的利用方案1.—主机排气利用系数

可用废气锅炉全部或部分代替辅助锅炉。2.

除可全部代替辅助锅炉外，还可用废气涡轮发电机部分代替柴油机发电。二、排气余热的利用方案3.

可用废气锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机全部或部分代替柴油机发电；4.

除第三种方案外，还可用废气锅炉部分代替辅助锅炉；5.

可用汽轮发电机全部代替柴油机发电和用废气锅炉全部代替辅助锅炉。：蒸汽驱动的汽轮机组效率

在上述五种方案中，如果排气余热不足，也可考虑利用冷却水的余热。当冷却水热量与排气热量一起加以利用时，可以根据如下四个公式来决定用废气锅炉代替辅助锅炉或用汽轮发电机代替柴油发电机：二、排气余热的利用方案二、排气余热的利用方案前述方案一和方案二普遍在船舶上使用，同时主机冷却水的热量也部分地用于海水淡化装置和加热空调装置空气。1-废气锅炉2-蒸汽分配管3-给水泵4-发动机淡水冷却器6-冷凝器8-蒸发器13-喷射器利用发动机冷却水热能来制淡水

余热利用应结合船舶动力装置的具体情况加以综合平衡。以下三方面问题须加以考虑二、排气余热的利用方案1.船舶航区和装置功率范围远洋货船主机经常处于额定功率附近工作，废热供应比较稳定；沿海航线的客货船、港口作业船等主机工况多变，废热供应不稳定，可利用的废热量少。废热利用的方式，要看装置的功率大小二、排气余热的利用方案

750千瓦以下的沿海船和内河船，用主机排气产生的热水供生活用；4500-6000千瓦以下的中型客、货船，则常常利用排气废热产生蒸汽，供油料加热、生活供暖、制淡使用；

6000-7500千瓦以上的大型远洋船舶，才有条件利用废热产生蒸汽作动力用。二、排气余热的利用方案2.废热供应和废热使用的平衡要求在任何工况下废热的供应和使用都处于平衡状态。由于前者是随发动机负荷而变化，后者是根据负载消耗而变化，二者无一定的必然联系，若没有专门的措施，废热利用系统必然处于失衡状态，得不到预期的经济效果。二、排气余热的利用方案3.经济成本与收益方面废热利用是节约燃料，减少营运成本，但由于利用废热而增加的设备，在投资、增加质量和占用船舶空间等方面带来的负面影响必须做出详细的计算和比较，只有废热利用在经济上的收益达到乐于接受的程度才能被采用。三、船舶动力装置效率的计算——所有耗能设备的有效热之和与所消耗总热能之比三、船舶动力装置效率的计算1.柴油机船舶动力装置的总效率（评定船舶柴油动力装置的经济性标准）B1、B2、B3分别为主机、副机和辅助锅炉燃料消耗量；B为装置的总燃料消耗量。分别代表：主机、副机和辅助锅炉效率；主机到螺旋桨的传动效率、发电机效率。x、y、z分别为主机、柴油发电机和辅锅炉所消耗热量百分比。上式表示所有耗能装置对总效率的影响。——动力装置的主要功用是保证额定船速，故以推进轴上总有效功率（螺旋桨功率）与所有耗能设备总消耗热能之比称为船舶能量利用效率。2.船舶能量利用效率用来比较同类型船舶不同类型动力装置的工作效率，不仅反映出动力装置本身的热工完善程度，而且还表征综合推进装置的工作效率。吃水不同、船体状态、航行条件不同，能量利用效率相差很大。三、船舶动力装置效率的计算三、船舶动力装置效率的计算3.推进装置的推进效率——推进轴上总有效功率与推进装置消耗的热量之比；可用来评定各类船舶动力装置的经济性。4.柴油机动力装置的㶲效率㶲（热力系工质的可用能）在采用废