Chuyên đề Nâng cao tính kinh tế của thiết bị năng lượng tàu thuỷ

Báo cáo chuyên đề NÂNG CAO TÍNH KINH TẾ CỦA TBNL TÀU THUỶ GVHD: Ths.NGUYỄN ĐÌNH LONG SVTH: NGUYỄN THÀNH TOÀN Lớp : 48DT1 MSV: 48132321 Nội dung báo cáo Các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế nhiệt của TBNL tàu thủy I.1. Chỉ tiêu kinh tế - nhiệt I.2. Hiệu quả kinh tế Phương pháp nâng cao tính kinh tế của TBNL tàu thủy II.1. Đối với người sử dụng II.2. Đối với động cơ II.2.1. Nâng cao công suất động cơ II.2.2. Tận dụng nhiệt từ động cơ I. CÁC CHỈ TIÊU HIỆUQUẢ KINH TẾ - NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU 1.1 Các chỉ tiểu kinh tế - nhiệt. Các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế – nhiệt đặc trưng cho hiệu quả sử dụng nhiệt, sinh ra do sự đốt cháy nhiên liệu trong thiết bị. Chỉ tiêu kinh tế - nhiệt có hai nhóm chỉ tiêu tuyệt đối và tương đối. Các chỉ tiêu kinh tế - nhiệt tuyệt đối của TBNL tàu gồm có chi phí nhiệt và chi phí nhiên liệu a) Chỉ tiêu tuyệt đối về kinh tế – nhiệt Có thể được đánh giá bằng mức chi phí nhiệt lượng và nhiên liệu cho thiết bị năng lượng. b)- Chỉ tiêu tương đối Các chi phí nhiệt riêng và chi phí nhiên liệu riêng, hiệu suất của thiết bị và hiệu suất của tổ hợp tàu là các chỉ tiêu tương đối cơ bản của tính kinh tế - nhiệt của TBNL tàu. Tính kinh tế - nhiệt của TBNL tàu được đánh giá bằng hiệu suất của nó . Để đánh giá tính kinh tế - nhiệt của TBNL điêden, người ta có thể sử dụng hiệu suất có ích của động cơ chính.Tính kinh tế - nhiệt của liên hợp tàu (động cơ, truyền động, chân vịt và thân tàu) được đánh giá theo hiệu suất của liên hợp: hoặc   Để đánh giá tính kinh tế - nhiệt của TBNL làm việc khác với chế độ định mức, có thể sử dụng chỉ tiêu tương đối sau:  Trong đó: - chi phí nhiên liệu của thiết bị ở chế độ tải bộ phận 1.2. Hiệu quả kinh tế Hiệu quả kinh tế là tiêu chuẩn của tính tối ưu của giải pháp kỹ thuật được đánh giá. Thông thường, người ta đánh giá hiệu quả kinh tế theo hiệu quả vốn đầu tư khi thực hiện giải pháp này. Hiệu quả vốn đầu tư được xác định bằng cách so sánh các chi phí và hiệu quả nhận được Giá trị nhỏ nhất của chi phí hàng năm , đ/năm là chỉ tiêu hiệu quả tương đối của vốn đầu tư khi đánh giá hiệu quả kinh tế của tổ hợp công trình bất kỳ và được xác định theo công thức: Trong đó: G - giá thành đơn vị sản phẩm theo phương án được xem xét, đ; - hệ số hiệu quả tiêu chuẩn ngành của vốn đầu tư; V - vốn đầu tư theo phương án được xem xét. Hệ số tiêu chuẩn ngành xác định đại lượng kinh tế của các chi phí lưu động cho 1 đ vốn đầu tư qui mô lớn bổ sung. Khi đánh giá hiệu quả kinh tế cần chú ý không những các chi phí vận hành đặc trưng cho chính giá thành sản phẩm mà cả sự hoàn vốn đầu tư qui mô lớn. Hệ số hiệu quả tiêu chuẩn ngành liên quan với thời hạn hoàn vốn .  Đối với phương tiện vận chuyển thì hiệu quả vốn đầu tư được xác định theo công thức sau:   Trong đó: C - các chi phí vận hành hàng năm hoặc chi phí lưu động, đ/năm. Chi phí vận hành hàng năm gồm có các chi phí: lương, trích khấu hao, bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa, nhiên liệu, vật rẻ tiền mau hỏng và chi phí khác. Đối với công trình đóng mới thì còn có chi phí ban đầu hay vốn đầu tư. Ngoài ra, người ta còn dùng chỉ tiêu hiệu quả tự động hoá: Trong đó: - chi phí riêng hàng năm tính theo 1 tấn hải lý vận chuyển đối với TBNL tàu có tự động hoá; zcp - chi phí riêng hàng năm tính theo 1 tấn hải lý vận chuyển đối với TBNL tàu không áp dụng tự động hoá. Rõ ràng là không thể tạo ra được thiết bị cùng lúc có được các chỉ tiêu trên tốt nhất. Do đó, khi thiết kế TBNL tàu tuỳ theo trường hợp cụ thể mà chọn thiết bị có nhóm chỉ tiêu quan trọng có giá trị tốt nhất. 2.1. Đối với người sử dụng. 2.2 Đối với động cơ. II. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO TÍNH KINH TẾ CỦA TBNL TÀU 2.1. Đối với người sử dụng. - Khi ta sử dụng động cơ thì ta nên chọn động cơ cho phù hợp, ví dụ như nếu ta chọn dư công suất quá nhiều thì sẽ gây lãng phí và lựa chọn chế độ hoạt động của động cơ cho phù hợp sao cho tiết kiêm nhất. Như khi ta chọn động cơ tàu nếu ta chọn động cơ có số vòng quay quá lớn thì ta phải thêm một hộp số nhiều cấp sẽ gây tốn kém về kinh tế không gian lắp đặt và làm giảm hiệu suất của động cơ. - Ngoài việc vận hành và bảo dưỡng theo định kì cũng góp phần quan trọng trong việc nâng cao tuổi thọ và công suất của động cơ. 2.2 Đối với động cơ 2.2.1 Nâng cao công suất của động cơ. + Công thức tính công suất động cơ: Pe : Áp suất có ích trung bình. i : Số xy lanh cúa động cơ. n : Số vòng quay của động cơ. Vs : Thể tích công tác. - z : hệ số kỳ: z= 1 đối với động cơ 2 kỳ và z= 2 đối với động cơ 4 kỳ. Từ công thức trên t thấy rằng nếu muốn tăng công suất của động cơ ta thực hiện các biên pháp sau: Tăng thể tích công tác Vs - Tăng Vs bằng cách tăng dường kính xy lanh và hành trình của pittông, nhưng không thể tăng mãi được do: - Giới hạn của điều kiện công nghệ. - Giới hạn bởi kích thước và trọng lượng của động cơ. -Giới hạn bởi tốc độ quay,… Tăng số xy lanh (i). - Tuy tăng số xy lanh thì lượng lượng khí và nhiên liệu đốt cháy nhiều hơn nên hiệu suất cao hơn nhưng nó có những nhượt điểm sau : -Số lượng chi tiết, kích thước tăng, phức tạp. -Độ tin cậy khả năng bảo dưỡng kém. Giảm số kỳ ( thay đổi z). - Dùng động cơ hai kỳ để thay cho động cơ 4 kỳ có thể tăng công suất. Tuy nhiên sẽ làm động cơ: -Gây ô nhiễm môi trường. - Hiệu suất giảm, tuổi thọ giảm…. Tăng tốc độ quay của động cơ ( n ). Nó được áp dụng nhiều trong động cơ ôtô môtô, để giảm kích thước trọng, tuy nhiên: -Bị hạn chế bởi trình độ công nghệ -Bị hạn chế do mômen quán tính lớn sẽ làm phá hủy các cơ cấu của động cơ… Tăng áp suất trung bình Pe. Được áp dụng phổ biến nhất và mang lại hiệu quả cao. Đặc biệt là các động cơ lớn lắp trên tàu thủy. Định nghĩa: Tăng áp là biện pháp dùng các thiết bị như máy nén khí, tua bin máy nén hoặc các đường ống nạp có kết cấu đặt biệt để tăng áp suất của dòng khí nạp khi nạp vào các xi lanh của động cơ Phân loại:  A. Tăng áp truyền động cơ khí 1-Máy nén. 2-Bộ truyền động. 3-Ống khuếch tán Nguyên lý hoạt động: Máy nén gió 1 được truyền động từ động cơ qua bộ truyền động 2.Không khí sạch ở bên ngoài môi trường dược máy nen đẩy qua các cánh ống khuếch tán 3 sau đó cung cấp cho động cơ để nâng cao lượng khí nạp vào động cơ để nâng cao hiệu suất của dộng cơ. B. TĂNG ÁP BẰNG TUABIN KHÍ THẢI Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí được dẫn động từ tua bin khí,hoạt động nhờ năng lượng khí thải động cơ.Không khí ngoài trời qua máy nén được nén tới một áp suất Pk>Po rồi vào xilanh động cơ.Do tăng áp tua bin khí được dẫn động nhờ năng lượng khí thải,không phải tiêu thụ công suất động cơ như tăng áp cơ khí. Động cơ tăng áp cao thường lắp két làm mát trung gian nhằm giảm nhiệt độ,qua đó nâng cao mật độ không khí tăng áp đi vào động cơ. Lợi ích của việc tăng áp: - Theo lý thuyết động cơ đốt trong, khi áp suất nạp tăng, áp suất cuối quá trình nén sẽ tăng theo, cải thiện được tính năg của quá trình cháy, làm tăng công suất của động cơ. - Mở rộng phạm vi sử dụng cho động cơ. -Nâng cao hiệu quả sử dụng. -Giảm chi phí khai thác do tiết kiệm nhiên liệu. 2.2.2. TẬN DỤNG NHIỆT TỪ ĐỘNG CƠ Nhiệt lượng do khí xả mang đi chiếm 2637% tổng nhiệt lượng cấp cho động cơ. Nguồn nhiệt do khí xả là nguồn có thế năng cao. Do vậy, việc tận dụng nguồn năng lượng khí thải và nước làm mát có ý nghĩa lớn. Nguồn năng lượng này được tận dụng để dùng vào nhiều mục đích khác nhau: Sản xuất điện năng, làm ngọt nước, điều hoà không khí hay làm lạnh không khí cấp vào động cơ. Thông thường, hiện nay người ta dùng nguồn năng lượng này để: Chạy lạnh kho bảo quản nguyên liệu đánh bắt được. Sản xuất nước đá thay cho việc mang nước đá từ đất liền Sơ đồ nguyên lý - Ngoài ra trên tàu còn tận dụng nhiệt thải ra từ khí xả động cơ để chế biến nước biển thành nước ngọt phục vụ nhu cầu trên tàu. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Long Trang bị động lực Trường ĐH Nha Trang 1994 Nguyễn Duy Tiến Nguyên lí động cơ đốt trong Nhà xuất bản GTVT 2007 Nguyễn Hữu Huệ Nghiên cứu tận dụng nhiệt từ khí xả động cơ 4.