Транспортная энергетика

Свободной от указанных недостатков является система жидкостного тушения. Огнегасительным средством в этой системе служат пары легкоиспаряющихся жидкостей, не поддерживающие горения, например, смеси бромистого этила и тетрафтордиброметана (система СЖБ). Распыл жидкости осуществляется с помощью распыливающих насадок, к которым она подается под давлением.

Своевременное и эффективное применение средств пожаротушения требует наличия систем пожарной сигнализации, обеспечивающих подачу сигнала с места возникновения пожара, уведомление находящихся на судне людей о возникновении пожара и предупреждении о включении объёмной системы пожаротушения.

Для предупреждения пожара в нефтяных цистернах и в цистернах хранения нефтепродуктов в последнее время часто применяется система инертных газов, обеспечивающая заполнение инертными газами свободных объёмов в указанных цистернах. В качестве инертных газов при этом используют охлаждённые и прошедшие очистку дымовые газы судовых парогенераторов, содержание кислорода в которых составляет обычно менее

5 %, а содержание углекислого газа – более 12 %.

Система водоснабжения обеспечивают снабжение экипажа и пассажиров судна водой для бытовых нужд. К таким системам относятся система питьевой воды, системы мытьевой холодной и горячей воды и система забортной воды. Каждая из этих систем обслуживается насосом с пневмоцистерной. Подогрев воды производят преимущественно в паровых подогревателях. Пополнение запасов питьевой и мытьевой воды на морских судах во время рейса предусматривают за счёт опреснения забортной воды.

Сточная система служит для отвода сточных вод от умывальников, ванн, душевых кабин, а также от сточных шпигатов внутренних помещений, а фановая система – для отвода фекальных вод. Сбор сточных и фекальных вод производят в сточно-фекальную цистерну, из которой их удаляют в плавучие или береговые ёмкости, а также в открытое море в разрешенных для этого районах.

Шпигатная система открытых палуб служит для непосредственного стока воды с палуб за борт или в сточные колодцы, из которых ее затем удаляют осушительным насосом.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха предназначены для поддержания в судовых помещениях заданных температуры, влажности и чистоты воздуха. Это достигается с помощью воздухообмена с воздушной средой, подогрева или охлаждения воздуха, его увлажнения или осушения, а в некоторых случаях также путём очистки воздуха в гигиенических фильтрах-поглотителях.

Для воздухообмена служит естественная или искусственная система вентиляции. Действие системы естественной вентиляции основано на использовании разности плотностей холодного и теплого воздуха, а также на использовании встречных потоков наружного воздуха. В системе искусственной вентиляции используют вентиляторы с электроприводом. В настоящее время на судах применяют преимущественно системы искусственной вентиляции. По принципу действия система искусственной вентиляции может быть приточной, вытяжной или приточно-вытяжной. В первом случае вентилятор нагнетает свежий воздух, создавая в помещении небольшое избыточное давление, за счёт которого воздух из помещения вытесняется наружу. Во втором случае вентилятор обеспечивает вытяжку воздуха из помещения, создавая в нем небольшое разрежение и обеспечивая тем самым приток свежего воздуха. В приточно-вытяжной вентиляции используют оба принципа, причём обычно предусматривают преобладание притока над вытяжкой.

Воздух подогревают либо непосредственно в помещениях при установке в последних грелок (системы парового, водяного или электрического отопления), либо в отдельно устанавливаемых подогревателях (система воздушного отопления).

Для охлаждения воздуха служат воздухоохладители, причём для отвода теплоты используют либо забортную воду, либо холодильную установку. При охлаждении воздуха предусматривают его осушение.

Для улучшения комфортных условий в жилых, общественных и служебных помещениях в последнее время применяют системы кондиционирования, позволяющие поддерживать оптимальные параметры воздуха и его чистоту независимо от внешних условий. Схема подобной системы в качестве примера приведена на рис. 48.

Специальные системы танкеров служат для приёма и выдачи жидкого груза, его подогрева, для мойки танков и создания взрывобезопасной атмосферы в танках.




Рис.48. Схема высоконапорной двухканальной системы кондиционирования воздуха: 1- вентиляторы;2 –регулирующие заслонки; 3 – трубопровод рециркуляции воздуха; 4- приём наружного воздуха; 5 – фильтр; 6 – первичный воздухонагреватель; 7 ь- воздухоохладитель; 8 – воздухоувлажнитель; 9 – влагоотделитель; 10 – вторичный воздухонагреватель; 11 - канал теплого воздуха; 12 – канал холодного воздуха

Контрольные вопросы

2. Параметры состояния: температура, давление, удельный объем.

3.Давление абсолютное, манометрическое. Соотношения между различными размерностями давления.

4. Идеальный газ.

5. Что такое моль?

6. Законы идеального газа.

7. Теплоемкость. Каковы соотношения между изобарной и изохорной теплоемкостью.

8. Первый закон термодинамики.

9. Энтальпия.

10. Уравнение первого закона термодинамики для потока.

11. Второй закон термодинамики.

12. Термодинамические циклы. Термический к.п.д. цикла.

13. Реальные газы.

14. Водяной пар. Диаграммы и таблицы водяного пара.

15. h-s (энтальпия-энтропия) диаграмма водяного пара.

16. Влажный воздух.

17. i – d диаграмма влажного воздуха.

18. Политропные процессы.

19. Адиабатный процесс.

20. Изобарный процесс.

21. Изохорный процесс.

22. Изотермический процесс.

23. Уравнение Бернулли.

24. Скорость звука.

25. Истечение из суживающих сопл.

26. Сопло Лаваля.

27. Дросселирование.

28. Обратные тепловые циклы.

29. Обратный цикл Карно.

30. Воздушная холодильная установка - ее схема и цикл.

31. Парокомпрессионная холодильная установка.

32. Преимущества и недостатки воздушных и парокомпрессионных холодильных установок.

33. Что такое «теплообмен»?

34. Передача тепла теплопроводностью через стенку.

35. Лучистый теплообмен.

36. Теплопередача через плоскую стенку.

37. Что такое коэффициент теплопередачи?

38. Судовая энергетическая установка. Назначение, состав.

39. Системы СЭУ.

40. Классификация СЭУ.

41. Классификация судовых ДВС.

42. Циклы ДВС.

43. Цикл Отто.

44. Цикл Дизеля.

45. Цикл Тринклера.

46. Сравнение циклов ДВС при одинаковой степени сжатия (ε = const.).

47. Сравнение циклов ДВС при одинаковой максимальной температуре цикла (Tmax = const.).

48. Уравнение теплового баланса лучистой энергии, падающей на тело.

49. Факторы, влияющие на коэффициент теплоотдачи.

50. Циклы комбинированных ДВС.

51. Тепловой баланс судовых ДВС.

52. Уравнение внешнего теплового баланса судового ДВС.

53. Состав и свойства топлив, применяемых в СЭУ.

54. Смазочные материалы в СЭУ.

55. Моторные масла.

56. Типы присадок к маслам.

57. Классификация масел.

58. Грузовое устройство.

59. Судовые подъёмно-транспортные средства.

60. Швартовное устройство.

2. Сформулируйте закон сохранения энергии?

3. Назовите основные параметры состояния вещества.

4. Что такое давление?

5. Напишите соотношение между удельным объёмом и плотностью.

6. Напишите уравнение, связывающее абсолютную температуру с темпе-

ратурой по шкале Цельсия.

7. Какова связь между температурой по шкале Цельсия и по шкале Фаренгейта?

8. Какова связь между удельным весом вещества и его плотностью?

9. Что такое термодинамический процесс?

10. Что такое термодинамическая система?

11. Какие термодинамические процессы называются равновесными?

12. Какие термодинамические процессы называются неравновесными?

13. Что такое диаграмма состояния.

14. Какой процесс называется изотермическим?

15. Приведите пример изотермического процесса.

16. Какой процесс называется изобарным?

17. Приведите пример изобарного процесса?

18. Какой процесс называется изохорным?

19. Приведите пример «изохорного процесса».

20. Какой термодинамический процесс называется адиабатным?

21. Напишите уравнение Бернулли?

22. Приведите пример адиабатного процесса.

23. Что такое идеальный газ?

24. Напишите уравнение состояния для идеального газа.

25. Закон Авогадро?

26. Что такое кмоль?

27. Что такое «киломоль»?

28. Какой объём занимает один моль идеального газа в нормальных условиях.

29. Напишите значение и размерность универсальной газовой постоянной.

30. Напишите уравнение первого закона термодинамики.

31. Напишите выражение для определения работы расширения термодинамической системы.

32. Что такое «теплоёмкость»?

33. Что такое «средняя теплоёмкость»?

34. Какая теплоёмкость называется массовой?

35. Что такое «мольная» теплоёмкость?

36. Что такое объёмная теплоёмкость?

37. Каково соотношение между изобарной теплоёмкостью и изохорной?

38. Что такое изохорная теплоёмкость?

39. Что такое изобарная теплоёмкость?

40. Чему равен для идеального газа показатель адиабаты (изоэнтропы).

41. Что такое энтальпия?

42. Что такое скорость звука?

43. Сформулируйте закон Джоуля.

44. Запишите уравнение первого закона термодинамики для потока

45. Что такое термический к.п.д. цикла.

46. Какие термодинамические процессы называются обратными.

47. Какие термодинамические процессы называются необратимыми?

48. Сформулируйте второй закон термодинамики.

49. Назовите формулировку второго закона термодинамики, предложенную Клаузиусом.

50. Что такое влажный пар?

51. Что такое «насыщенный пар»?

52. Какой пар называется перегретым?

53 Что такое «степень сухости пара»?

54. Что такое «степень влажности пара»?

55. Сколько и какие параметры насыщенного пара нужно знать, чтобы по диаграмме i-s для водяного пара найти остальные параметры состояния.

56. Что такое «влажный воздух»?

57. Закон Дальтона?

58. Что такое «точка росы»?

59. Что такое влагосодержание воздуха?

60. Что такое относительная влажность воздуха?

61. Какие процессы называются политропными.

62. Что такое «дециБелл»?

63. Чему равна работа изобарного процесса?

64. Масса 1 м³ метана составляет 0,7 кг. Определить плотность, удельный

объём и удельный вес метана при этих условиях.

65. Плотность воздуха равна 1,293 кг/м³. Определить удельный объём

воздуха и удельный вес.

66. Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм.рт.столба.

Выразите это давление в единицах СИ.

67. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает

Р= 0,13 МПа, а атмосферное давление по барометру В= 680 мм.рт.столба.

68. Определить абсолютное давление в сосуде, если показание присое-

динённого к нему манометра 66,7 кПа, а атмосферное давление по барометру 100 кПа.

69. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 0,245 МПа, а атмосферное давление 700 мм. рт. столба.

70. Давление в паровом котле р = 0,04 МПа при барометрическом давлении 725 мм. рт. столба. Чему будет равно избыточное давление в котле, если атмосферное давление повысится до 785 мм. рт. столба, а состояние пара в котле останется прежним.

71. Какая высота водяного столба соответствует 10 Па?

72.  Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного вакуумметра 705 мм. рт. столба и показание барометра 99,6 кПа.

73.  Ртутный вакуумметр, присоединенный к сосуду показывает разрежение 420 мм. рт. столба. Атмосферное давление 102,4 кПа. Определить абсолютное давление в сосуде.

74. В трубке вакуумметра высота столба ртути – 750 мм. Над ртутью

находится столб воды высотой 37 мм. Атмосферное давление 97,1 кПа. Найти абсолютное давление в сосуде.

75. Присоединённый к газоходу парового котла тягометр показывает разрежение, равное 80 мм. вод. столба. Определить абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра В = 102658 Па.

76.  Определить удельный объём кислорода при давлении р= 2,3 МПа и температуре t = 280 ºС.

77. Плотность воздуха при нормальных условиях = 1,293 кг/м³. Чему

равна плотность воздуха при давлении р = 1,5 МПа и температуре t = 20 ºС.

78. Найти газовую постоянную для водорода и азота?

79. Какой объём будут занимать 11 кг воздуха при давлении р= 0,44 МПа

и температуре t = 13 ºС

80. Какой объём занимают 10 кмолей азота при нормальный условиях?

81. Сжатый воздух в баллоне имеет температуру 17 ºС давление

р = 5МПа. Во время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до 427 ºС. Взорвётся ли баллон, если известно, что при этой температуре он может выдержать давление не более 10 МПа.

82. Сосуд ёмкостью 4,2 м³ наполнен 15 кг окиси углерода. Определить давление в сосуде, если температуре газа в нём t = 27 ºС.

83. Для автогенной сварки использован баллон кислорода ёмкостью 100л.

Найти массу кислорода, если его давление р = 12 МПа а температура t = 16 ºС.

84. Во сколько раз больше газа (по массе) вмещает резервуар при 7°С, чем при 27°С, если давление остается неизменным?
Вопросы к контрольной работе № 2

1. 
   Какие процессы называются политропными?
   
2. 
   Напишите уравнение изобарного процесса.
   
3. 
   Напишите уравнение изохорного процесса.
   
4. 
   Напишите уравнение изотермическорго процесса.
   
5. 
   Напишите уравнение адиабатного процесса.
   
6. 
   Напишите уравнение для работы политропного процесса.
   
7. 
   Напишите уравнение для определения подводимого (отводимого) тепла в
   

8. 
   Чему равна теплоемкость идеального газа в политропном процессе, Cn
   

9. 
   Напишите уравнение Бернулли.
   
10. 
    Что такое динамическое давление (напор)?
    
11. 
    Что такое полное давление для потока?
    
12. 
    Что такое скорость звука?
    
13. 
    Напишите уравнение для определения скорости звука?
    
14. 
    Чему равен расход газа через сопло (запишите уравнение).
    

16. Чему равно критическое отношение (P₂/P₁) _кр.

17. Чему равна критическая скорость газа при истечении из сопла?

18. Изобразите форму сопла Лаваля.

19. Для чего применяется сопло Лаваля?

20 Что такое диффузор?

21. Что такое дросселирование?

22. Изобразите процесс дросселирования в координатах iS.

23. Как изменяется энтальпия при адиабатном дросселировании?

24. Какие циклы называются обратными?

25. Что такое детандер?

26. Что такое холодильный коэффициент?

27. Какие холодильные установки вы знаете?

28. Изобразите схему воздушной холодильной установки.

29. Изобразите в координатах PV цикл воздушной холодильной установки.

30 Изобразите в координатах TS цикл воздушной холодильной установки.

31. Изобразите схему парокомпрессионной холодильной установки.

32. Зачем в парокомпрессионной холодильной установке в качестве хладагента используется влажный пар?

33. Изобразите в координатах TS цикл парокомпрессионной холодильной установки.

34. Почему в парокомпрессионных холодильных установках обычно используется дроссельный вентиль, а не детандер?

35. Чем обусловлен выбор хладагента для парокомпрессионной холодильной установки?

36. Что такое «фреоны»?

37. Что такое «теплопроводность»?

38. Что такое «конвекция»?

39. Что такое «тепловое излучение»?

40. Запишите закон Фурье?

41. Напишите уравнение для теплового потока через плоскую стенку?

42. Напишите размерность коэффициента теплопроводности

43. Что такое коэффициент теплопроводности?

44. Что такое тепловой поток?

45. Что такое плотность теплового потока?

46. Что такое тепловая проводимость?

47. Что такое термическое сопротивление?

48. Какова размерность термического сопротивления?

49. Изобразите на рис. закон изменения температуры в многослойной 

стенке.

51. Напишите уравнение для теплового потока при конвективном теплообмене?

52. Что такое коэффициент теплоотдачи?

53. Какова размерность коэффициента теплоотдачи.

54. От чего зависит коэффициент теплоотдачи?

55. Какое движение называется ламинарным?

56. Какое движение называется турбулентным?

57. Какие тела называются абсолютно черными?

58. Назовите пример абсолютно черного тела (близкого к нему).

59. Какие тела называются абсолютно белыми?

60. Назовите пример абсолютно белого тела?

61. Какие тела называются абсолютно прозрачными?

62. Назовите пример абсолютно прозрачного тела?

63. Напишите уравнение баланса лучистой энергии, падающей на тело.

64. Напишите уравнение для теплового потока, между двумя телами, передаваемого излучением.

65. Что такое теплопередача?

66. Напишите уравнение теплопередачи через стенку.

67. Напишите уравнение для коэффициента теплопередачи.

68. Какова размерность коэффициента теплопередачи?

69. Что такое коэффициент теплопередачи?

70. Чему равна работа в изобарном процессе?

71. Чему равно изменение внутренней энергии в изохорном процессе?

72. Изобразите в координатах TS обратный цикл Карно.

73. Каков должен быть канал, чтобы ускорить дозвуковой поток газа?

74. Каков должен быть канал, чтобы замедлить дозвуковой поток газа?

75. 
    Каков должен быть канал, чтобы ускорить сверхзвуковой поток газа?
    
76. 
    Газ при давлении P₁ = 1МПа и температуре t₁ = 27 ˚С нагревается при постоянном объеме до t₂ = 327 ˚С. Найти конечное давление газа.
    
77. 
    В закрытом сосуде заключён газ при давлении P₁ = 2,8 МПа и температуре 127 ˚С. Чему будет равно конечное давление Р₂, если температура снизится до t₂ = 27 ˚С.
    
78. 
    До какой температуры t₂ нужно нагреть газ при v = const, если начальное давление газа Р₁ = 0,2 МПа и температуре t₁ = 27 ˚С , а конечное давление Р₂ = 0,5 МПа.
    
79. 
    Определить количество теплоты, необходимое для нагрева 2000 кг воздуха при постоянном давлении от температуры t₁ = 127 ˚С до t₂ = 627 ˚С. Теплоёмкость воздуха принять постоянной С_р = 1 кДж/(кг ·К).
    

Рекомендуемая литература

1. 
   Кириллин В.Н., Сычёв В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М. Энергия, 1974 г. – 448 с.
   
2. 
   Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебн. пособие для вузов. 3 –е изд. – М., Высшая школа. 1980 г. – 469 с.
   
3. 
   Теплотехника. Под ред. В.Н. Луканина. М., Высшая школа, 2003 г. – 672 с.
   
4. 
   Акимов П.П. Судовые автоматизированные энергетические установки. М. Транспорт. 1980 г. – 352 с.
   
5. 
   Козлов В.Н. Титов П.И., Юдицкий Ф.Л. Судовые энергетические установки. Л. Судостроение. 1969 г. – 496 с.
   
6. 
   Судовые установки с двигателями внутреннего сгорания // Ваншейдт В.Н. и др. Л. Судостроение. 1978 г. – 368 с.
   
7. 
   Самсонов А.И. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Владивосток. ДВГТУ, 2003г. – 148с.
   
8. 
   Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. М. Машиностроение, 1973 г. – 344 с.
   

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. 
   Термодинамика ……………………………………………………… 3
   
   1. 
      Основные понятия термодинамики …………………………….. 3
      
   2. 
      Идеальный газ. Законы идеального газа ……………………….. 5
      
   3. 
      Теплоёмкость………………………………………………………6
      
   4. 
      первый закон термодинамики ……………………………………7
      
   5. 
      Энтальпия ………………………………………………………… 7
      
   6. 
      Уравнение первого закона термодинамики для потока ………. 8
      
   7. 
      Второй закон термодинамики …………………………………... 10
      
   8. 
      Реальные газы ……………………………………………………. 12
      
   9. 
      Политропные процессы …………………………………………. 15
      
   10. 
       Процессы течения газов и жидкостей ………………………….. 16
       
   11. 
       Дросселирование ………………………………………………… 20
       
   12. 
       Обратные тепловые циклы и процессы. Холодильные установки..22
       
2. 
   Основы теплопередачи ……………………………………………… 26
   
   1. 
      Основные понятия ……………………………………………….. 26
      
   2. 
      Конвективный теплообмен ……………………………………… 27
      
   3. 
      Лучистый теплообмен …………………………………………… 28
      
   4. 
      Сложный теплообмен …………………………………………… 29
      
3. 
   Судовые энергетические установки ………………………………. 31
   
   1. 
      Классификация СЭУ ……………………………………………. 31
      
   2. 
      Термодинамические циклы поршневых ДВС …………………. 37
      
   3. 
      Термодинамические циклы комбинированных ДВС ………… 42
      
   4. 
      Схемы работы ДВС ………………………………………………. 46
      
   5. 
      Состав и свойства топлив, применяемых в ДВС ………………. 50
      
   6. 
      Смазочные материалы для ДВС ………………………………… 53
      

Контрольные вопросы ……………………………………………………69