Термический КПД комбинированной установки с ДВС определяется по формуле:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Определяется тепловой поток, передаваемый от конденсируемого пара к охлаждающей воде по формуле:
где 
- массовый расход пара в подстроечном контуре;
- энтальпия во второй точке парового цикла;
- энтальпия в третьей точке парового цикла.
Подсчитывается массовый расход охлаждающей воды по формуле.
где 
= 4.19 
- теплоемкость воды;
= 20°С-температура воды на входе в конденсатор;
= + 
-температура воды на выходе из конденсатора;
= 20 + 10 = 30 
.
Определяется суммарная площадь проходных сечений трубок в пучке по формуле:
где 
=1000 
-плотность воды;
=1 м/с-скорость движения воды в трубах.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
где 
=0.015-0,030 м - внутренний диаметр трубок. Принимаем 0,015 м.
Определяется число Рейнольдса при течении воды в трубах по формуле.
где 
=1,006·10-6 
- коэффициент кинематической вязкости охлаждающей воды.
Так как число Re > 
, то это турбулентный режим.
Число Нуссельта при турбулентном режиме определяется по следующей формуле.
,
где Prв= 7.02 - число Прандтля при средней температуре воды;
Средняя температура воды 
,находится по формуле:
,
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Определяется коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к охлаждающей воде по формуле.
где 
= 0.585 Вт/(м·К) -теплопроводность воды при ее средней температуре.
Определяется коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на наружных стенках трубы по формуле.
где В =248 -коэффициент, зависящий от физических свойств конденсата;
= 0.8 -коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи на нижних трубках пучка из-за увеличения толщины пленки стекающего конденсата;
r =2402 кДж/кг- удельная теплота парообразования конденсирующегося вещества;
м - наружный диаметр трубки.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
,
где 
= 
м- толщина стенки трубы;
= 100 
-теплопроводность материала трубок, принимаемая для латуни.
Находится площадь теплопередающей поверхности трубок по формуле.
,
где 
= 1.1- коэффициент запаса;
- среднелогарифмический температурный напор.
Среднелогарифмический температурный напор определяется по следующей формуле:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Определяется общая длина теплопередающих трубок по формуле:
Подсчитывается общая длина пучка по формуле.
где z-необходимое число трубок в пучке.
Определяется число ходов по следующей формуле.
где 
= 1 м- расстояние между трубными решетками.
nx=2.
Подсчитывается площадь трубной решетки по формуле.
где 
м - шаг в пучке труб.
= 0.75 - коэффициент заполнения трубной решетки, учитывающий смещение трубного пучка относительно корпуса для сбора конденсата.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Определяется внутренний диаметр корпуса конденсатора по формуле:
После определения в первом приближении основных конструктивных параметров теплообменника выполняется расчет во втором приближении.
Расчет во втором приближении
Вторично определяя число Нуссельта, уточняется температура стенки трубы по формуле:
При повторном подсчете коэффициента теплоотдачи при конденсации пара на наружных стенках трубы уточняется величина коэффициента eП по формуле,
где 
- среднее число трубок на вертикали для коридорного пучка;
где 
- шаг между трубками по горизонтали, м;
- шаг между трубками по вертикали, м; в расчетах можно принять 
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Определяется коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к охлаждающей воде во втором приближении.
Дальше определяется коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на наружных стенках трубы во втором приближении:
Определяется коэффициент теплоотдачи во втором приближении:
Находится площадь теплопередающей поверхности трубок во втором приближении:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Подсчитывается общая длина пучка во втором приближении:
Определяется число ходов во втором приближении:
Подсчитывается площадь трубной решетки во втором приближении:
Определяется внутренний диаметр корпуса конденсатора во втором приближении:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Проверочный термодинамический анализ показывает, что мощность, по сравнению с базовым двигателем, увеличивается (Nt=382.72 кВт-мощность базового двигателя, Nку=386.896 кВт-мощность комбинированной установки.)
термодинамический КПД увеличивается на 1 %, следовательно, комбинированная установка выгодна. Однако, окончательный вывод о целесообразности комбинированной установки можно сделать после проведения экономического расчета на предмет окупаемости.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
Технические параметры конденсатора
Тепловая мощность Ф, кВт – 14.58
Теплопередающая поверхность А, м – 0.249
Расход воды М, кг/с – 0.35
Число ходов - 2
Диаметр теплопередающих труб, мм - 10
Число труб в пучке, шт. - 2
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.10.37.00. |
1. Колпаков Б. А. Термодинамический анализ комбинированной установки.- Новосибирск.: НГАВТ, 1992
2. Термодинамика судовых энергетических установок. Под ред. В. М. Селиверстова.- Л.: Транспорт, 1974
3. Колпаков Б.А., Сисин В.Д., Пичурин А.М., Хатеев О.Г. Сборник задач по теплотехнике.- Новосибирск.: НГАВТ, 2006
4. Колпаков Б. А.,Лебедев Б. О. “Теплофизические основы судовой энергетики”
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Комбинированная установка, состоящая из поршневого ДВС и паротурбинного контура
Рисунок 1.
Обозначения: 1- поршневой ДВС;
2 - турбина газовая;
3 – парогенератор;
4 – насос;
5 – конденсатор;
6 - турбина паровая;
7 - нагрузка.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ТФ.СТеттттттКР.09.37.00. |