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1 船舶动力发展与蒸汽推进 船舶动力装置与设备第一讲 船舶动力发展与蒸汽推进 焦磊 Tel Email：jiaolei@zju.edu.cn 课程简介 ??课程开设的目的及意义??课程主要内容 ??船舶动力发展与蒸汽推进 ??船用柴油机工作原理及发展历程??船舶燃料系统 ??船舶轴系与推进系统??船用泵及管路系统概述??船舶其他动力装置略谈??舰船新型推进技术及其应用 ??课程考核方式：课程专题作业+闭卷考试 船及其动力的发展历程舟筏时代公元前7000年至公元前2500年动力：人力 局限性：依靠人力,航行距离短，抗风浪能力差，载重量小。 船及其动力的发展历程帆船时代公元前2500年至19世纪中叶动力：风力 绿眉毛：徐福东渡万历宝船：郑和七下西洋 船及其动力的发展历程帆船时代 卡拉维尔 帆船公元前2500年至19世纪中叶动力：风力卡拉克 帆船 剖板造船、风帆推进、指南针哥伦布、达伽马、麦哲伦 船及其动力的发展历程蒸汽轮船 时代19世纪初至20世纪初动力：锅炉+蒸汽机 富尔顿与他的克莱蒙特号 船及其动力的发展历程蒸汽轮船时代 19世纪初至20世纪初动力：锅炉+蒸汽机 泰坦尼克号巨型油轮 船及其动力的发展历程柴油机船时代 20世纪初至今动力：柴油机+燃气机 1893年德国人狄赛尔发明了柴油机，1912年首艘柴油机船selandia号下水 蒸汽的产生----锅炉 ??一种燃烧化石或非化石燃料来加热水或产生蒸汽的装备 ??蒸汽可以被用来: ??过程加热 ??电气或机械装置的动力来源 ??环流供暖 ??大型锅炉用于蒸汽动力船 锅炉工作原理 锅炉类型 ??两种基本类型 ??水管锅炉 ??用于高压和蒸汽推进 ??热量通过埋在火炉中的管道传递给水，水在管道中??火管锅炉 ??仅用于低压和辅助设备 ??热的燃气通过被水环绕的水管从而将热量传递给水，水在管道外 ??又被称作“水槽”，“炉子”和“烟管” 水管锅炉蒸汽筒进水 蒸汽出 水管水筒 水/蒸汽管路 下降管(用于循环)热蒸汽m5炉膛 水管锅炉 水管锅炉实例 巴高克船用锅炉 火管锅炉 火管锅炉实例 水管锅炉的优缺点 优点 ?节省重量与可比受热面面积约为3:1 ?可以达到更高的温度和压力而不用过度增加炉壁厚度，从而增加了设备效率 ?可允许的更有效燃烧空间 ?结构和快速循环更加灵活，防止火管锅炉开槽引起的热应力问题，在水管锅炉中，顶层水管和底层水管倾斜15°来保证循环 ?薄的管壁可以允许快速产生蒸汽以及更快的热量转换率?同样汽耗率更加节省空间 ?安全余量大 ?薄壁管更加容易弯曲，扩张和锥形孔 缺点: ?水的储存量小 ?需要一个更有效的水位控制?需要高质量的进给?腐蚀余量小 燃烧室 油必须雾化(小液滴)，一些燃烧室这样做:涡流室 燃油 孔口 旋流板 燃烧室 燃气爆炸射流燃烧室:油 蒸汽 油 燃烧室电机杯口 空气 燃油 三个加热阶段: 1. 不饱和水到饱和水 2. 饱和水到饱和蒸汽(干蒸汽) 3. 饱和蒸汽到过热蒸汽 不饱和水加热到饱和水过程 amp;=C×mamp;Q1w(t2?t1)kW 其中: C –水的比热, 4.2 kJ/kgK mw-水流量, kg/s t1 –进水温度 t2 –沸点压力下的饱和温度. 饱和温度随压力变化, e.g. t2 = 165°C at 7 bar. 从饱和水到饱和蒸汽所需要的热量： amp;=C×mamp;wkWQ2l Cl–潜热, 随温度和压力变化, e.g. Cl= 2067 kJ/kg at 7 bar. 潜热随压力的增大而减小过热蒸汽所需要的热量： amp;=C×mamp;wkWQ3s Cs –单位质量饱和蒸汽到过热蒸汽所需要的热量, 随温度和压力变化, e.g. Cs = 191 kJ/kg at 7 bar, 从饱和蒸汽(165°)到过热蒸汽（250°） 所需总热量：am