Судовые энергетические установки: Программа, методические указания и контрольные задания

С.В. Гаврилов

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240200 «Судовождение» заочной формы обучения

Петропавловск-Камчатский 2004

Камчатский государственный технический университет

Кафедра судовых энергетических установок

С.В. Гаврилов

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240200 «Судовождение» заочной формы обучения

Петропавловск-Камчатский 2004

УДК 629.12-8 (075.8) ББК 39.455 С89 Составитель: С.В. Гаврилов, доцент кафедры судовых энергетических установок КамчатГТУ Рецензент: В.А. Ткаченко, профессор кафедры судовых энергетических установок КамчатГТУ С89

Судовые энергетические установки. Программа, методические указания для студентов специальности 240200 «Судовождение» заочной формы обучения. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2004. – 20 с. Программа, методические указания и контрольные задания составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по направлению 658000 «Эксплуатация водного транспорта и транспортного оборудования» для специальности 240200 «Судовождение», специализация 240205 «Промысловое судовождение», квалификация инженер, а также учебного плана специальности, утвержденного Советом КамчатГТУ 26 апреля 2004 г. Рекомендовано к изданию решением учебно-методического совета КамчатГТУ (протокол № 2 от 22 октября 2004 г.).

УДК 629.12-8 (075.8) ББК 39.455

© КамчатГТУ, 2004 © Гаврилов С.В., 2004

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА Цель курса «Судовые энергетические установки» заключается в подготовке инженеров-судоводителей в области судовой теплотехники в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта и учебным планом специальности 240200 «Судовождение», специализация 240205 «Промысловое судовождение». Задачей курса является изучение комплексов судовых технических средств, протекающих в них процессов и требований, предъявляемых к судовым энергетическим установкам (СЭУ) в целом и их отдельным элементам. В результате изучения курса студент заочного факультета должен знать состав и назначение СЭУ, основы и особенности ее эксплуатации, правила предотвращения и ответственность должностных лиц за загрязнения моря с судов. Он должен уметь использовать теоретические сведения по технической эксплуатации СЭУ для выбора наиболее оптимальных режимов работы судовых технических средств и сбережения энергоресурсов на судне. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА В соответствии с учебным планом специальности 240200 объем курса «Судовые энергетические установки» для дневной формы обучения составляет 110 часов, из них 34 — аудиторных и 56 — для самостоятельной работы. Для заочной сокращенной формы обучения объем аудиторных занятий равен 17 часов. Формы отчетности: контрольная работа, зачет. Распределение времени, отводимого на изучение основных разделов и тем, приведено в табл. 1. Таблица 1 Наименование тем Объем, час дневн. заочн. сокр. программы Раздел 1. Теоретические основы технической термодинамики 1. Тема 1.1. Рабочее тело и параметры состояния 2 1 п/а 2. Тема 1.2. Идеальные газы и газовые смеси. Пер2 1 п/а вый закон термодинамики 3. Тема 1.3. Термодинамические процессы. Второй 2 1 п/а закон термодинамики 4. Тема 1.4. Циклы тепловых машин. Цикл Карно 2 1 п/а 5. Тема 1.5. Основы теплотехники 4 2 п/а Итого по разделу: 12 6 — Раздел 2. Судовые энергетические установки и их элементы 6. Тема 2.1. Двигатели внутреннего сгорания 4 3 3 Продолжение табл. 1

3

Наименование тем Объем, час дневн. заочн. сокр. программы 7. Тема 2.2. Дизельные СЭУ 4 3 3 8. Тема 2.3. Судовые котельные установки 4 3 3 9. Тема 2.4. Судовые системы и устройства. Вспомо6 5 5 гательные и промысловые механизмы 10. Тема 2.5. Технические средства по предотвраще4 3 3 нию загрязнения моря с судов Итого по разделу: 22 17 17

В процессе изучения курса предусмотрено выполнение одной контрольной работы, состоящей из двух частей. Студенты заочной формы обучения, занимающиеся по полной учебной программе, выполняют обе части работы. Студенты, имеющие среднетехническое образование по специальности и занимающиеся по сокращенной программе, выполняют только вторую ее часть. ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ 1. Петриченко А. Д., Калинченко А. Г., Грузберг Я. Ю. Судовые энергетические установки, вспомогательные и рыбопромысловые механизмы. — Л.: Судостроение, 1971. — 288 с. 2. Лебедев О. Н., Калашников С. А. Судовые энергетические установки и их эксплуатация: Учебник для вузов водн. трансп. — М.: Транспорт, 1987. — 336 с. 3. Тейлор Д. А. Основы судовой техники. Пер. с англ. — М.: Транспорт, 1987. — 320 с. 4. Акимов П. П. Судовые автоматизированные энергетические установки: Учебник для вузов морск. трансп. — М.: Транспорт, 1980. — 352 с. 5. Овсянников М. К., Петухов В. А. Судовые автоматизированные энергетические установки: Учебник для высш. инж. мор. уч-щ. — М.: Транспорт, 1989. — 256 с. РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ Тема 1.1. Рабочее тело и параметры состояния При знакомстве с этой темой необходимо изучить, как тепловая энергия превращается в механическую работу, а также понять процесс изменения состояния рабочего тела при взаимных превращениях теплоты и 4

работы. Рабочее тело характеризуется следующими параметрами состояния: давлением, температурой и удельным объемом. В результате изучения темы студент должен знать параметры состояния и единицы их измерения, приборы для измерения, уметь определять их величины практическим и расчетным путем. Основные вопросы темы: — рабочее тело и параметры его состояния; — единицы и способы измерения параметров состояния рабочего тела; — понятие об энергии, работе, мощности и теплоте. Единицы их измерения. Литература: [1, с. 5—6]. Контрольные вопросы 1. Перечислите параметры состояния рабочего тела, подлежащие непосредственному измерению. 2. Назовите приборы, которыми измеряют параметры состояния. Укажите размерности этих параметров. 3. Поясните, что такое «теплота», «внешняя работа», «внутренняя энергия», «мощность»? Назовите, в каких единицах измеряются эти параметры.

Тема 1.2. Идеальные газы и газовые смеси. Первый закон термодинамики В реальности идеального газа не существует. Это понятие введено в термодинамику для упрощения расчетов. Взаимосвязь между тремя основными параметрами состояния (давлением, температурой и удельным объемом) выражается уравнением состояния PV = RT, где R = PV/T — постоянная для каждого газа величина, называемая удельной газовой постоянной. Необходимо обратить внимание на универсальную газовую постоянную Ro = μR, являющуюся одинаковой для всех идеальных газов. Теплоемкость газа — также параметр состояния рабочего тела, который можно определить расчетом. В результате изучения темы студент должен понимать основные законы идеальных газов, физический смысл первого закона термодинамики и уметь определять теплоемкость, энтальпию и другие параметры идеальных газов. Основные вопросы темы: — понятие идеального газа, уравнение его состояния; — газовая постоянная и ее физический смысл; — закон Авогадро. Уравнение состояние для газовой смеси; 5

— понятие о реальных газах. Теплоемкость, связь между теплоемкостью при постоянном объеме и давлении; — энтальпия как параметр состояния; — первый закон термодинамики и его физический смысл. Литература: [1, с. 7—15; 2, с. 3—9]. Контрольные вопросы 1. Назовите свойства идеальных газов. Чем отличается идеальный газ от реального? 2. Чему равна универсальная газовая постоянная? 3. Сформулируйте понятие «теплоемкость газа». 4. Что такое «энтальпия»? Какова ее роль в термодинамике? 5. Сформулируйте первый закон термодинамики и поясните его физическую сущность.

Тема 1.3. Термодинамические процессы. Второй закон термодинамики Рабочие процессы в судовых технических средствах протекают при различных условиях. Частными термодинамическими процессами являются: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный. Все они — частные случаи политропного процесса. Первый закон термодинамики устанавливает связи при взаимных превращениях тепловой и механической энергии, но не определяет условий, в которых они возможны. Эти условия показывает второй закон термодинамики, который используется при анализе термодинамических циклов, то есть моделей процессов, протекающих в реальных объектах. После изучения темы студент должен уметь изображать различные процессы в координатах P—V. Основные вопросы темы: — термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политропный. Представление этих процессов в координатах P—V; — аналитические выражения термодинамических процессов; — второй закон термодинамики, физический смысл, формулировки. Литература: [1, с. 15—20; 2, с. 9—13]. Контрольные вопросы: 1. Перечислите виды термодинамических процессов. В каком из них все подводимое к рабочему телу тепло расходуется на изменение внутренней энергии? 2. Какие процессы называются адиабатными и политропными?

6

3. Используя первый закон термодинамики, проанализируйте изобарный и адиабатный процессы. 4. Приведите различные формулировки второго закона термодинамики, поясните его физическую сущность.

Тема 1.4. Циклы тепловых машин. Цикл Карно Цикл представляет собой круговой процесс, состоящий из совокупности различных термодинамических процессов, в результате которых совершается работа, а рабочее тело возвращается в начальное состояние. Термодинамические циклы могут быть прямыми и обратными. Тепловые машины работают по прямому циклу, холодильные — по обратному. Эталоном для оценки термодинамического совершенства тепловых машин является цикл Карно. При анализе термодинамических циклов используется энтропия S — параметр состояния рабочего тела. Тепловые процессы удобно графически изображать в виде диаграмм, одной из координат которых является энтропия. В результате изучения темы студент должен уметь изображать цикл Карно в координатах P—V и T—S и анализировать его КПД. Основные вопросы темы: — круговые процессы или циклы, термический КПД цикла; — цикл Карно, его изображение в различных координатах и анализ; — энтропия как признак теплообмена и параметр состояния рабочего тела, выражение энтропии через параметры состояния. Литература: [1, с. 20—22]. Контрольные вопросы 1. Что такое «термодинамический цикл»? Изобразите прямой и обратный циклы в координатах Р—V. 2. Поясните, по какому циклу работает холодильная машина? 3. Изобразите цикл Карно в координатах P—V и T—S. Почему он имеет самый высокий термический КПД и какую роль он играет в технической термодинамике? 4. Поясните, что такое «энтропия»?

Тема 1.5. Основы теплотехники Водяной пар широко используется в качестве рабочего тела в судовых энергетических установках. Процесс парообразования можно графически изобразить в P—V, T—S и i—S диаграммах. 7

Процессы истечения лежат в основе работы пароэнергетических установок и струйных насосов. При изучении этих процессов следует обратить внимание на уравнения, определяющие скорость истечения, расход рабочего тела, форму и площадь сечения сопла. Необходимо изучить понятия критической скорости и критических параметров. Тепло от одного тела к другому передается теплообменом или теплопередачей. Существуют три способа передачи тепла: теплопроводностью, излучением и конвекцией. После изучения темы студент должен уметь пользоваться i—s диаграммой, понимать, как происходит теплообмен и основные факторы, на него влияющие, знать физический смысл коэффициентов теплопередачи и теплопроводности, уметь пользоваться расчетными выражениями для определения количества переданной теплоты. Основные вопросы темы: — получение водяного пара. Влажный, сухой насыщенный и перегретый пар; — диаграмма воды и водяного пара; — истечение рабочего тела; — теплоотдача и теплопередача; — коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности. Литература: [1, с. 23—28, 31—33; 2, с. 21—31]. Контрольные вопросы 1. Поясните понятия «парообразование», «конденсация», «испарение» и «кипение». Какой пар называется насыщенным, сухим, перегретым? 2. Изобразите процесс парообразования в координатах P—V, T—S. 3. Что такое «Цикл Ренкина»? Изобразите его в координатах P—V. 4. Назовите способы, которыми может передаваться тепло. Запишите уравнение теплопередачи и проанализируйте входящие в него величины. 5. Как влияют отложения на поверхностях нагрева теплообменников на теплопередачу и КПД?

РАЗДЕЛ. 2. СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ Тема 2.1. Судовые двигатели внутреннего сгорания В ходе изучения темы следует обратить особое внимание на условия работы и требования к конструкции судовых дизелей. В итоге изучения темы студент должен понимать принцип действия дизелей, факторы, 8

влияющие на их экономичность и надежность, уметь изображать теоретические циклы в координатах P—V и T—S. Основные вопросы темы: — принцип действия, индикаторная диаграмма и круговая диаграмма газораспределения четырехтактного дизеля без наддува и с наддувом [2, с. 58—61; 3, с. 11—13]; — принцип действия, индикаторная диаграмма и круговая диаграмма газораспределения двухтактного дизеля [2, с. 61—62; 3, с. 13—14]; — составные части, узлы и системы судовых дизелей [1, с. 122—135, 135—160; 2, с. 67—107; 3, с. 14—16, 21—33]; — классификация и маркировка [1, с. 119—120]; — основные параметры, индикаторные и эффективные показатели работы. Методы оценки мощности дизелей [3, с. 18—19; 4, с. 168—175]. Контрольные вопросы 1. Назовите основные узлы, детали и системы судового дизеля. 2. Поясните, в чем состоит принципиальное отличие двухтактного дизеля от четырехтактного. 3. Назовите признаки, по которым классифицируют судовые дизели. Как маркируют судовые дизели? 4. Перечислите основные узлы, детали и системы дизеля. 5. Назовите основные параметры, характеризующие экономичность дизеля. 6. Изобразите индикаторные диаграммы двух- и четырехтактных дизелей. В чем проявляется их отличие? 7. Нарисуйте круговые диаграммы газораспределения двух- и четырехтактных дизелей. Поясните, какие процессы и характерные углы на них изображены?

Тема 2.2. Дизельные судовые энергетические установки Условия работы дизельной СЭУ зависят от района и объекта промысла, времени года, типа и назначения судна. Принципиально все режимы можно объединить в четырех составляющих, называемыми «элементами рейса»: стоянка в порту, стоянка в море, переход и промысел. Работа СЭУ на промысле имеет ряд особенностей, заключающихся в том, что траление, являющееся буксировочным режимом, требует особого внимания из-за того, что дизель работает в наиболее неблагоприятных условиях. Мощность, необходимая для буксировки трала, не является постоянной, она изменяется в широких пределах в зависимости от конкретных условий промысла, характера грунта, типа промыслового вооружения, скорости траления, состояния моря и прочих. В результате изучения темы студент должен знать законы и принципы регулирования и управления судовыми дизелями, уметь правильно выби9

рать режимы их работы с учетом недопущения тепловых и механических перегрузок и наивысшей экономичностью. Основные вопросы темы: — типы главных дизельных энергетических установок, их особенности и комплектация [5, с. 63—65; 4, с. 181—188]; — условия и особенности эксплуатации дизельных энергетических установок промысловых и транспортных судов [2, с. 259—264]; — скоростные и нагрузочные характеристики дизелей [2, с. 143—151]; — винтовые характеристики, «тяжелый» и «легкий» гребной винт [2, с. 144—146]; — взаимодействие дизеля, винта и корпуса судна при пуске, нагружении, реверсе. Влияние пусков, реверсов и перегрузок на техническое состояние дизеля; — паспортные и универсальные диаграммы и их использование. Оптимизация режимов эксплуатации СЭУ промысловых судов с различными схемами передачи мощности на винт [2, с. 149—150]; — основные операции по техническому использованию и техническому обслуживанию судовых дизелей [1, с. 171—178; 2, с. 255—259]. Контрольные вопросы 1. Перечислите состав, изобразите различные схемы главной энергетической установки промысловых и транспортных судов: с прямой передачей, дизельредукторный агрегат с валогенератором и без. 2. Охарактеризуйте особенности поведения дизелей при пусках, реверсах, сбросах и набросах нагрузки. К чему может привести несоблюдение правил управления дизелями на этих режимах? 3. Поясните, какие характеристики называют скоростными и нагрузочными? 4. Изобразите винтовые характеристики дизелей, работающих на винты регулируемого и нерегулируемого шага. В чем их отличие? 5. Объясните, что такое «легкий» и «тяжелый» винты? Какие факторы способствуют утяжелению и облегчению винтовых характеристик? 6. Поясните понятия «тепловая и механическая напряженность дизеля». От чего они зависят? 7. Какие принципы заложены в основу регулирования и управления судовыми дизелями?

Тема 2.3. Судовые котельные установки В процессе изучения темы следует познакомиться с основной терминологией, используемой в области судовых котельных установок, разобраться в принципиальной схеме котельной установки. Особое внимание следует уделить изучению факторов, влияющих на экономичность паровых котлов, а значит — на себестоимость производимого ими пара. 10

Основные вопросы темы: — принцип действия и устройство водотрубного котла; — принцип действия и устройство газотрубного и комбинированного котла; — состав и схема котельной установки, системы и механизмы, обслуживающие котлы, и их взаимодействие; — основные параметры и классификация паровых котлов; — требования Морского Регистра Судоходства к паровым котлам и котельным установкам в целом. Литература: [1, с. 34—54; 3, с. 65—87]. Контрольные вопросы 1. Поясните, в чем заключается принципиальное отличие газо- и водотрубных котлов? Назовите достоинства и недостатки, присущие этим видам котельной техники. 2. Перечислите основные показатели, характеризующие паровой котел как теплообменный аппарат. 3. Перечислите основные элементы, образующие газо- водотрубные котлы, поясните их назначение. 4. Назовите виды и сроки освидетельствования паровых котлов Регистром. 5. Перечислите основную котельную арматуру и поясните ее назначение. 6. Что такое «упуск воды»? Назовите его основные причины и последствия. 7. Перечислите основные правила техники безопасности при эксплуатации паровых котлов.

Тема 2.4. Судовые системы и устройства. Вспомогательные и промысловые механизмы В процессе изучения темы следует изучить классификацию и назначение судовых систем, выяснить назначение и познакомиться с конструкцией их составных элементов, ознакомиться с требованиями Морского Регистра Судоходства к судовым системам. При рассмотрении конструкций судовых насосов необходимо понять принцип их действия, процессы, протекающие в их проточной части, познакомиться с основными характеристиками (подачей, напором, КПД). Особое внимание при изучении принципа действия насосов следует обратить на взаимосвязь геометрических характеристик, напора и мощности. При знакомстве с рулевыми машинами, якорно-швартовными и грузовыми механизмами особое внимание следует обратить на требования Морского Регистра Судоходства, предъявляемые к этим устройствам. Промысловые механизмы следует рассматривать, исходя из основных операций с орудиями лова. 11

Основные вопросы темы: — общесудовые системы, их классификация; — системы, обслуживающие энергетическую установку; — судовые насосы, разновидности, классификация, принцип действия; — характеристики поршневых, ротационных, центробежных и струйных насосов; — рулевые машины, их разновидности, устройство и принцип действия. Правила Морского Регистра Судоходства; — якорно-швартовные механизмы, их разновидности, устройство и принцип действия. Правила Морского Регистра Судоходства; — грузоподъемные механизмы, их разновидности, устройство и принцип действия. Правила Морского Регистра Судоходства; — промысловые механизмы, промысловое оборудование и устройства для тралового и кошелькового лова. Литература: [1, с. 250—260; 2, с. 218—252; 3, с. 100—115, 162—173, 189—194]. Контрольные вопросы 1. Назовите признаки, по которым классифицируют судовые системы. 2. Перечислите признаки, по которым классифицируют судовые насосы. Назовите особенности различных типов насосов, охарактеризуйте области их применения. 3. Основные параметры центробежного насоса. 4. Классификация рулевых машин, их особенности и влияние на надежность эксплуатации судна. 5. Охарактеризуйте конструкцию якорных и якорно-швартовных устройств. 6. Промысловые устройства для кормового траления. Назначение отдельных узлов, особенности конструкций. 7. Назначение траловых лебедок и их рабочих органов. Классификация траловых лебедок и особенности их конструкции. 8. Сетевыборочные агрегаты для выборки дрифтерных сетей.

Тема 2.5. Технические средства по предотвращению загрязнения моря с судов Проблемы защиты окружающей среды вообще и моря в частности в настоящее время приобрели особую остроту. Вопросы загрязнения моря с судов четко регламентируются международными соглашениями. При изучении темы следует обратить внимание на функции и задачи, выполняемые Международной конвекцией МАРПОЛ 73/78.

12

Изучая источники загрязнения моря, следует обратить внимание на две группы сброса нефтепродуктов с судов: эксплуатационные (преднамеренные), регулируемые различными техническими и организационными мероприятиями, и аварийные (случайные), которые в целом не поддаются регулированию, но во многом зависят от надежности судна. Необходимо знать функции Морского Регистра Судоходства, заключающиеся в надзоре за проектированием, изготовлением и эксплуатацией технических средств по предотвращению загрязнения моря с судов. Основные вопросы темы: — международные конвенции и долгосрочные соглашения по охране морской среды, в которых участвует Россия; — судно как источник загрязнения окружающей среды. Требования Морского Регистра Судоходства к техническим средствам предотвращения загрязнения с судов; — технические средства, используемые на промысловых и транспортных судах, служащие для очистки и контроля за сбросом нефтесодержащих вод, их характеристики. Литература: [3, с. 130—134; 5, с. 192—203]. Контрольные вопросы 1. Перечислите источники загрязнения моря. К чему ведет загрязнение морской среды нефтесодержащими водами? 2. В чем заключаются функции Морского Регистра Судоходства по контролю за предотвращением загрязнения моря с судов? 3. Каковы функции и задачи, выполняемые Международной конвенцией МАРПОЛ 73/78? 4. Какова ответственность судовладельца и должностных лиц за нарушение правил по предотвращения загрязнения моря с судов? 5. Сформулируйте основные требования к оснащению судов техническими средствами по предотвращению загрязнения окружающей среды. 6. Приведите классификацию технических средств по предотвращению загрязнения моря с судов, назовите их основные характеристики.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Как уже упоминалось выше, контрольная работа состоит из двух частей (контрольных заданий). Студенты заочной формы обучения, занимающиеся по полной учебной программе, выполняют обе части работы. Студенты, имеющие среднетехническое образование по специальности и занимающиеся по сокращенной программе, выполняют только вторую ее часть. 13

Номер варианта контрольной работы выбирается по двум последним цифрам номера зачетной книжки студента при помощи табл. 2. Таблица 2 Вариант работы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Последние цифры номера зачетной книжки 00 20 40 60 80 01 21 41 61 81 02 22 42 62 82 03 23 43 63 83 04 24 44 64 84 05 25 45 65 85 06 26 46 66 86 07 27 47 67 87 08 28 48 68 88 09 29 49 69 89 10 30 50 70 90 11 31 51 71 91 12 32 52 72 92 13 33 53 73 93 14 34 54 74 94 15 35 55 75 95 16 36 56 76 96 17 37 57 77 97 18 38 58 78 98 19 39 59 79 99

Работа выполняется в 12-листовой ученической тетради с полями, оставленными для замечаний рецензента. Ответы на вопросы должны быть исчерпывающими, но краткими. Необходимые схемы и эскизы выполняются от руки. В конце работы приводится список использованной литературы, составленный в соответствии с принятыми правилами библиографического описания. На титульном листе работы необходимо указать: фамилию, имя, отчество, специальность, наименование дисциплины, шифр зачетной книжки. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 Выполнение контрольного задания 1 заключается в решении четырех задач, содержание которых приведено ниже. Задача 1. В закрытом сосуде объемом V при давлении Р1 и температуре t1 находится воздух. Какое количество теплоты необходимо подвести к этому воздуху, чтобы его температура повысилась до t2? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Исходные данные для решения задачи 1 приведены в табл. 3. 14

Таблица 3 Вариант 1

V, м3 1,5

P1, МПа 0,8

t1, оС 16

Вариант 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

V, м3 2,9 3,3 3,0 5,2 3,9 2,5 1,9 3,6 4,5 1,7 2,3 3,0 3,4 2,2 3,8 4,5 2,9 1,6 6,5

P1, МПа 1,0 1,5 1,0 1,5 1,8 2,0 2,5 2,0 1,0 0,8 1,7 1,0 1,0 1,5 1,6 2,0 2,5 2,0 1,5

t1, оС 18 20 23 24 26 18 22 16 19 16 19 25 23 24 20 18 22 16 22

t2, оС 130 Продолжение табл. 3 t2, оС 145 190 110 125 145 96 100 120 125 130 145 180 110 125 145 90 105 120 135

Задача 2. В цилиндре находится воздух объемом V1 с давлением Р1 и температурой t1. Найти работу, которую совершит этот воздух при расширении до давления Р2, конечный объем V2 и конечную температуру t2. Исходные данные для расчетов содержатся в табл. 4. Таблица 4 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

3

V, м 1,0 0,9 1,3 1,0 1,2 1,9 2,0 0,9 1,6 1,5 1,7 0,3 1,0 0,4

P1, МПа 0,8 1,0 1,5 1,0 1,5 1,8 2,0 1,5 2,0 1,0 0,8 1,7 1,1 1,0

о

t1, С 36 18 20 23 24 26 18 22 50 39 46 19 25 43

15

Р2, МПа 0,2 0,1 0,3 0,2 0,5 0,3 0,2 0,2 0,4 0,5 0,8 0,1 0,2 0,1

Вид расширения Изотермический Адиабатный Изотермический Политропн., n=1,25 Изотермический Изотермический Адиабатный Политропн., n=1,3 Политропн., n=1,45 Изотермический Адиабатный Адиабатный Адиабатный Политропн., n=1,32

15 16 17 18

1,2 0,8 0,5 0,9

1,5 1,6 1,0 2,2

24 20 18 22

0,4 0,3 0,2 0,3

Вариант 19 20

V, м3 0,6 1,5

P1, МПа 2,0 1,3

t1, оС 16 22

Р2, МПа 0,2 0,6

Изотермический Политропн., n=1,5 Адиабатный Адиабатный Продолжение табл. 4 Вид расширения Политропн., n=1,2 Политропн., n=1,41

Задача 3. Состояние водяного пара задано параметрами Р (давление) и х (степень сухости). Найти остальные параметры, пользуясь энтропийной диаграммой или таблицами состояния воды и водяного пара. Исходные данные приведены в табл. 5. Таблица 5 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Р, МПа 1,6 2,0 1,0 1,5 0,5 0,8 1,0 2,0 2,5 1,2 1,5 1,8 1,0 0,5 0,7 1,0 2,0 1,5 1,2 1,5

х 0,98 0,89 0,92 0,94 0,98 0,91 0,88 0,93 0,95 0,95 0,93 0,91 0,90 0,89 0,94 0,94 0,96 0,99 0,93 0,95

Задача 4. Для идеального цикла поршневого ДВС со смешанным подводом тепла определить параметры в характерных точках, полученную работу, термический КПД, количество подведенной и отведенной теплоты. Рабочее тело — воздух, теплоемкость постоянная. Изобразить цикл в координатах Р—V. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 6. Таблица 6

16

Вариант 1 2 3

Р1, МПа 0,11 0,15 0,20

t1, oC 30 33 26

ε

λ

12,0 12,0 13,0

1,25 1,35 1,45

Вариант 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Р1, МПа 0,25 0,22 0,13 0,15 0,11 0,10 0,20 0,22 0,23 0,24 0,31 0,18 0,15 0,20 0,13 0,13 0,14

t1, oC 30 23 40 35 35 30 30 28 28 30 29 30 35 40 30 35 35

ε

λ

ρ

14,5 15,0 11,5 10,5 12,0 12,5 14,0 14,0 13,5 13,0 12,5 12,0 11,0 10,5 16,0 12,0 13,5

1,50 1,30 1,25 1,20 1,35 1,45 1,40 1,55 1,50 1,60 1,25 1,35 1,50 1,40 1,45 1,55 1,35

1,35 1,70 1,75 2,00 1,50 1,80 1,80 1,90 1,95 1,65 1,65 1,95 1,55 1,70 1,70 1,90 1,55

k ρ 1,50 1,40 1,60 1,42 1,30 1,38 Продолжение табл. 6 k 1,40 1,40 1,38 1,39 1,39 1,40 1,45 1,42 1,42 1,40 1,39 1,38 1,45 1,28 1,35 1,35 1,40

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2 Выполнение контрольного задания 2 заключается в ответе на 5 вопросов, приведенных ниже. Вопросы выбираются в соответствием с заданным вариантом при помощи табл. 7. Таблица 7 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Вопросы 1, 7, 10, 12, 22 2, 6, 15, 18, 23 3, 10, 15, 20, 24 4, 8, 17, 22, 27 5, 9, 13, 21, 26 6, 10, 15, 20, 27 7, 14, 19, 22, 26 1, 8, 15, 20, 25 2, 6, 15, 22, 27 3, 9, 13, 21, 26

Вариант 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Вопросы к контрольному заданию 2 17

Вопросы 9, 12, 16, 22, 25 5, 13, 18, 22, 24 1, 6, 11, 12, 22 2, 7, 15, 18, 23 3, 10, 16, 21, 25 4, 6, 17, 20, 28 5, 9, 15, 21, 26 1, 4, 15, 19, 25 2, 6, 15, 22, 27 3, 7, 13, 21, 26

1. Изобразите принципиальную схему любой энергетической установки, опишите ее особенности и состав. 2. Изобразите и опишите схему судового валопровода и дейдвудного устройства любого типа. 3. Изобразите индикаторную диаграмму четырехтактного двигателя без надува, его круговую диаграмму газораспределения. 4. Начертите индикаторную диаграмму четырехтактного двигателя без надува, его круговую диаграмму газораспределения. 5. Постройте индикаторную диаграмму двухтактного двигателя, нарисуйте его круговую диаграмму газораспределения. 6. Охарактеризуйте условия и особенности эксплуатации СЭУ промысловых судов. 7. Охарактеризуйте различные схемы передачи мощности на винт, выделите их достоинства и недостатки. 8. Поясните винтовые характеристики ВФШ и ВРШ, совместную работу двигателя и гребного винта. 9. Назовите теплотехнические параметры, характеризующие работу судового двигателя. Дайте определения понятиям «тепловая напряженность», «механическая напряженность». 10. Изобразите схему и поясните работу системы охлаждения судового дизеля. 11. Изобразите схему и поясните работу топливной системы судового дизеля. 12. Изобразите схему и поясните работу системы смазки судового дизеля. 13. Изобразите схему и поясните работу системы сжатого воздуха судового дизеля. 14. Какие требования предъявляет Морской Регистр Судоходства к судовым техническим средствам предотвращения загрязнения моря с судов? Назовите сроки их освидетельствования. 15. Охарактеризуйте международные конвенции и долгосрочные соглашения по охране морской среды, в которых участвует Россия. 16. Назовите технические средства для очистки и контроля за сбросом нефтесодержащих вод, приведите их характеристики. 17. Перечислите виды и сроки освидетельствования Регистром промысловых судов, судовых устройств и механизмов. 18. Конструкция, принцип действия вспомогательного водотрубного парового котла. 19. Поясните конструкцию и принцип действия вспомогательного газотрубного парового котла.

18

20. Охарактеризуйте устройство и принцип действия утилизационного парового котла. За счет чего возникает экономический эффект при его использовании? 21. Приведите и охарактеризуйте одну из схем судовой котельной установки, включающей вспомогательный и утилизационный котлы. 22. Поясните конструкцию и принцип действия одного из видов водоопреснительной установки. Назовите основные параметры этой установки. 23. Назовите основные параметры центробежного насоса, опишите его устройство и принцип действия. 24. Назовите основные параметры поршневого насоса, опишите его устройство и принцип действия. 25. Приведите классификацию рулевых машин, опишите их особенности и охарактеризуйте влияние на надежность эксплуатации судна. 26. Приведите схему электрогидравлической рулевой машины, опишите ее работу. Основные требования Регистра к рулевым приводам. 27. Охарактеризуйте конструкцию одного из типов якорношвартовного устройства.

19

СОДЕРЖАНИЕ Цели и задачи курса

3

Содержание курса

3

Литература по курсу

4

Раздел 1. Теоретические основы технической термодинамики

4

Раздел. 2. Судовые энергетические установки и их элементы

8

Контрольная работа

14

20