Исследования влияния введения промежуточного охлаждения воздуха в схему ГТД на технико-экономические характеристики газопаротурбинной установки

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая база и нормативное регулирование эксплуатации ГПТУ на отечественном флоте

1.1. Тенденции развития высокоэффективных судовых ГТУ в российском судостроении и роль ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова в создании новых циклов

1.2. Анализ требований Российского морского регистра судоходства к комбинированным энергетическим установкам и утилизационным контурам

1.3. Термодинамические принципы промежуточного охлаждения воздуха в схемах многоступенчатого сжатия

1.4. Физико-технические аспекты интеграции теплообменников охлаждения воздуха в рабочие циклы ГТУ

Глава 2. Исследование влияния конструктивных изменений на эксплуатационные показатели ГПТУ

2.1. Анализ зависимости термического КПД установки от эффективности промежуточного охлаждения

2.2. Оценка технического состояния судового оборудования и рисков коррозионного повреждения элементов воздухоохладителей

2.3. Моделирование рабочих процессов ГТУ с промежуточным охладителем в условиях ледового плавания по трассам СМП

Глава 3. Проектирование и обоснование эффективности внедрения промежуточного охладителя в состав установки

3.1. Расчет параметров теплообменного аппарата и оптимизация степени повышения давления в ступенях компрессора

3.2. Экономическая оценка снижения экологического сбора и затрат на ГСМ при внедрении промежуточного охлаждения на судах отечественных компаний

3.3. Формирование регламента контроля параметров и технического обслуживания блока промежуточного охлаждения

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Исследования влияния введения промежуточного охлаждения воздуха в схему ГТД на технико-экономические характеристики газопаротурбинной установки

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена стратегическим курсом отечественного судостроения на создание высокоэффективных судовых энергетических установок комбинированного типа, способных обеспечить конкурентоспособность российского флота на мировом рынке морских перевозок. В контексте реализации Стратегии развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года и программы импортозамещения в судовом машиностроении особую значимость приобретает разработка инновационных решений по повышению термодинамической эффективности судовых газотурбинных двигателей (ГТД). Введение промежуточного охлаждения воздуха в схему многоступенчатого сжатия газопаротурбинных установок (ГПТУ) представляет собой перспективное направление совершенствования рабочих циклов, позволяющее достичь значительного снижения удельного расхода топлива и повышения экономичности эксплуатации судов различных классов, включая суда ледового плавания для трасс Северного морского пути.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, научных школ СПбГМТУ и ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова в области термодинамики судовых ГТУ, однако комплексные работы по оценке влияния промежуточного охлаждения на технико-экономические характеристики ГПТУ с учетом специфики отечественного судостроения и условий эксплуатации российского флота остаются недостаточно представленными. Существующие методики расчета эффективности промежуточного охлаждения требуют адаптации к современным требованиям Российского морского регистра судоходства и особенностям конструкции энергетических установок судов, строящихся на российских верфях.

Цель курсовой работы — исследование термодинамических и технико-экономических эффектов введения промежуточного охлаждения воздуха в газотурбинный цикл ГПТУ и обоснование целесообразности внедрения данного решения в отечественное судостроение.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

• изучить теоретические основы промежуточного охлаждения воздуха в схемах многоступенчатого сжатия ГТД и нормативные требования к комбинированным энергетическим установкам;
• проанализировать влияние эффективности промежуточного охлаждения на термический КПД и эксплуатационные показатели ГПТУ;
• исследовать технические риски и условия эксплуатации судового оборудования с промежуточными охладителями в специфических климатических условиях;
• разработать методику расчета параметров теплообменного аппарата промежуточного охлаждения;
• выполнить технико-экономическую оценку внедрения промежуточного охлаждения на судах отечественных судоходных компаний.

Объект исследования — газопаротурбинная установка проектируемого многофункционального судна снабжения ледового класса Arc4 для эксплуатации на трассах Северного морского пути, разрабатываемого в рамках программы развития отечественного судостроения.

Предмет исследования — термодинамические процессы в газотурбинном цикле ГПТУ с промежуточным охлаждением воздуха и их влияние на технико-экономические характеристики судовой энергетической установки.

Методологическая база исследования включает теоретические положения технической термодинамики и теории судовых энергетических установок, расчетные методы анализа рабочих циклов ГТУ, метод сравнительного анализа эксплуатационных показателей, метод технико-экономической оценки эффективности конструктивных решений. Нормативную основу составляют Правила классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства (РС), требования международной конвенции МАРПОЛ 73/78 в части предотвращения загрязнения атмосферы с судов, национальные стандарты на судовое энергетическое оборудование.

Научная новизна работы состоит в адаптации термодинамических моделей промежуточного охлаждения к специфике ГПТУ судов ледового плавания и разработке методики комплексной оценки технико-экономической эффективности с учетом факторов российского судоходства.

Теоретическая значимость заключается в систематизации знаний о влиянии промежуточного охлаждения на показатели судовых ГТУ. Практическая значимость определяется возможностью использования результатов исследования при проектировании перспективных ГПТУ на российских судостроительных предприятиях и оптимизации режимов эксплуатации существующих установок.

Структура работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретическим основам и нормативному регулированию эксплуатации ГПТУ. Во второй главе исследуется влияние конструктивных изменений на эксплуатационные показатели. Третья глава содержит проектные расчеты и экономическое обоснование эффективности внедрения промежуточного охлаждения.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА И НОРМАТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГПТУ НА ОТЕЧЕСТВЕННОМ ФЛОТЕ

1.1. Тенденции развития высокоэффективных судовых ГТУ в российском судостроении и роль ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова в создании новых циклов

Развитие отечественного судостроения в современных условиях характеризуется стратегическим курсом на создание конкурентоспособных судов с энергетическими установками, обеспечивающими высокие показатели топливной экономичности, экологической безопасности и надежности при эксплуатации в сложных климатических условиях. Судовые газотурбинные установки традиционно занимают важное место в составе главных и вспомогательных энергетических комплексов военных кораблей, высокоскоростных пассажирских судов, а также перспективных транспортных судов ледового плавания, предназначенных для работы на трассах Северного морского пути. Российская Федерация обладает уникальным научно-техническим заделом в области газотурбостроения, созданным в советский период и развиваемым ведущими научными организациями отрасли [1, c. 15].

Центральн

…