一种计算全船蒸汽总耗量的方法技术

本发明专利技术涉及一种计算全船蒸汽总耗量的方法，属于船舶技术领域。这种计算船舶舱柜蒸汽总耗量的方法，首先计算出处于保温状态下的船舶舱柜的蒸汽耗量，接着采用微积分方法并通过对微分方程的分析和求解计算出处在加热状态下的船舶舱柜的蒸汽耗量，最后将计算出的蒸汽耗量数据乘以船舶舱柜的使用系数，得到船舶舱柜的总蒸汽耗量。本方法能够在计算舱柜加热状态的蒸汽耗量时得到更为准确的结果，大幅提高了全船蒸汽耗量计算的精确性，为船舶锅炉的选型提供了更加可靠的依据和保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶
，特别涉及一种计算全船蒸汽总耗量的方法。
技术介绍
目前，常规船舶均配置了重油舱，污油舱等内部介质比较粘稠的舱柜，这些舱通常需要加热才能正常工作，而大部分船舶均采用了饱和蒸汽作为加热介质，蒸汽又是通过废气锅炉或燃油锅炉加热后产生。因此船上要配置多大容量的锅炉取决于全船的蒸汽耗量计算结果。而目前蒸汽耗量舱柜加热的计算的方法一般将舱柜的状态分为保温和加热两部分，对于保温部分的计算主要是认为加热量与散热量相等，对于加热部分的计算主要采用舱柜介质升温所需的热量与舱柜对外界散失的热量之和作为估算结果。行业主流公式如下：1.对于舱柜保温计算：SK=Σ[KF(TA-TC)]IS-ID]]>2.对于舱柜加热的计算：SH=CW0(TB-TA)T(IS-ID)+ΣK·F(TB+TA2-TC)(IS-ID)]]>其中，SK为单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)；SH为单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)；K为各表面传热系数(KJ/℃·m2·h)；F为各表面的表面积(m2)；TA为舱柜初始温度(℃)；TB为舱柜终止温度(℃)；TC为环境温度(℃)；IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)；ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；T为加热时间(h)；C：舱柜内介质的比热(KJ/kg·℃)；WO为舱柜内介质的总质量(kg)；注：为舱柜温升所需要的蒸汽量；为舱柜在加热过程中的热损失。此公式中取了舱柜初始温度TA和加热后温度TB的平均值作为该舱在加热过程中向外界散热的平均温度，但由于舱柜在升温过程中，供给舱柜的加盘蒸汽盘管数量是不变的，也就是说无论液舱温度多高，供给加热的热量是不变的，那么在外界环境温度不变的情况下，理论上液舱的温度越高，应该对外界的散热量越快，此变化并非是一个线性的关系。因此通过上式计算出来的结果，在同样的条件下，会与实际情况有比较多的偏差。同时，该计算方法没有形式有效的计算软件，而船舶通过舱柜较多，因此计算起来耗时较长，效率低下，对计算的周期要求较长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述问题，提供了一种船舶舱柜加热蒸汽耗量的计算方法，为船舶锅炉的选型提供更加可靠的依据和保证。本专利技术的目的是这样实现的：一种计算全船蒸汽总耗量的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算出船舶舱柜在保温状态下的蒸汽耗量，此时散热量等于加热量，成立式1：ΣKF(TA-TC)＝SK(IS-ID)式1式1中，SK为单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)，K为各表面传热系数，F为各表面的表面积(m2)，TA为舱柜温度(℃)为TC为环境温度(℃)，IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)，ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；通过对式1进行计算，得到单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量SK=Σ[KF(TA-TC)]IS-ID;]]>2)计算出船舶舱柜在加热状态下的蒸汽耗量，此时加热量等于散热量与介质温升需要的热量之和，由于此时舱柜的温度是不断变化的，所以设某一段极小的时间dt，相应的温度变化为dτ，在这段时间内认为舱柜的温度为τ恒定，成立式2：ΣK×F(τ-TC)dt+C×WOdτ＝SH(IS-ID)dt式2式2中，SH为单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)；K为各表面传热系数(KJ/℃·m2·h)；F为各表面的表面积(m2)；TA为舱柜初始温度(℃)；TB为舱柜终止温度(℃)；TC为环境温度(℃)IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)；ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；T为加热时间(h)；C为舱柜内介质的比热(KJ/kg·℃)；WO为舱柜内介质的总质量(kg)；通过对式2进行积分运算，得到单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量SH=ΣK×F(TB-TA)(1-e-TΣK×FC×WO)(IS-ID)+ΣK×F(TA-TC)(IS-ID);]]>3)将步骤1和步骤2中计算出的船舶舱柜在保温和加热状态下的蒸汽耗量乘以船舶舱柜的使用系数，得到船舶舱柜的总蒸汽耗量；4)将设备在保温和加热状态下的蒸汽耗量乘以设备的使用系数，得到设备的总蒸汽最大耗量；5)将船舶舱柜和设备在同一时间使用的总蒸汽耗量相加，再加上3％的管路损失和5％的锅炉选型余量，计算出全船蒸汽总耗量。本专利技术的有益效果为：本方法能够在计算舱柜加热状态的蒸汽耗量时得到更为准确的结果，大幅提高了全船蒸汽耗量计算的精确性，为船舶锅炉的选型提供了更加可靠的依据和保证。附图说明图1为船舶舱柜在保温状态和加热状态时的蒸汽耗量计算结果。图2为设备的蒸汽总耗量计算结果。图3为全船的蒸汽总耗量计算结果。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术。在船舶设计过程中，通常是经过对设备及船舶舱柜在各种工况下进行蒸汽耗量的估算，再将其结果作为组合锅炉选型的重要依据。一般船舶舱柜有两种状态，即保温状态和加热状态，并假定舱柜是一个均匀体，认为散发到外面媒介中的热量和温差成正比。因此，在某一不变的负荷下耗汽量不变。因此，计算全船蒸汽总耗量的具体步骤如下：步骤1：当船舶舱柜在保温状态时，散热量等于加热量，成立式1：ΣKF(TA-TC)＝SK(IS-ID)式1式1中，SK为单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)，K为各表面传热系数，F为各表面的表面积(m2)，TA为舱柜温度(℃)为TC为环境温度(℃)，IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)，ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；通过对式1进行计算，得到单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量SK=Σ[KF(TA-TC)]IS-ID;]]>步骤2：当船舶舱柜在加热状态时，加热量等于散热量与介质温升需要的热量之和，由于此时舱柜的温度是不断变化的，所以设某一段极小的时间dt，相应的温度变化为dτ，在这段时间内认为舱柜的温度为τ恒定，成立式2：ΣK×F(τ-TC)dt+C×WOdτ＝SH(IS-ID)dt式2式2中，SH为单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)；K为各表面传热系数(KJ/℃·m2·h)；F为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算全船蒸汽总耗量的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算出船舶舱柜在保温状态下的蒸汽耗量，此时散热量等于加热量，成立式1：ΣKF(TA‑TC)＝SK(IS‑ID)           式1式1中，SK为单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)，K为各表面传热系数，F为各表面的表面积(m2)，TA为舱柜温度(℃)为TC为环境温度(℃)，IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)，ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；通过对式1进行计算，得到单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量SK=Σ[KF(TA-TC)]IS-ID;]]>2)计算出船舶舱柜在加热状态下的蒸汽耗量，此时加热量等于散热量与介质温升需要的热量之和，由于此时舱柜的温度是不断变化的，所以设某一段极小的时间dt，相应的温度变化为dτ，在这段时间内认为舱柜的温度为τ恒定，成立式2：ΣK×F(τ‑TC)dt+C×WOdτ＝SH(IS‑ID)dt      式2式2中，SH为单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)；K为各表面传热系数(KJ/℃·m2·h)；F为各表面的表面积(m2)；TA为舱柜初始温度(℃)；TB为舱柜终止温度(℃)；TC为环境温度(℃)IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)；ID为一定工作压力下的凝水焓(KJ/kg)；T为加热时间(h)；C为舱柜内介质的比热(KJ/kg·℃)；WO为舱柜内介质的总质量(kg)；通过对式2进行积分运算，得到单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量SH=ΣK×F(TB-TA)(1-e-TΣK×FC×WO)(IS-ID)+ΣK×F(TA-TC)(IS-ID);]]>3)将步骤1和步骤2中计算出的船舶舱柜在保温和加热状态下的蒸汽耗量乘以船舶舱柜的使用系数，得到船舶舱柜的总蒸汽耗量；4)将设备在保温和加热状态下的蒸汽耗量乘以设备的使用系数，得到设备的总蒸汽最大耗量；5)将船舶舱柜和设备在同一时间使用的总蒸汽耗量相加，再加上3％的管路损失和5％的锅炉选型余量，计算出全船蒸汽总耗量。...

【技术特征摘要】
1.一种计算全船蒸汽总耗量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)计算出船舶舱柜在保温状态下的蒸汽耗量，此时散热量等于加热量，
成立式1：
ΣKF(TA-TC)＝SK(IS-ID)式1
式1中，SK为单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h)，K为各
表面传热系数，F为各表面的表面积(m2)，TA为舱柜温度(℃)为TC为环境
温度(℃)，IS为一定工作压力下的蒸汽焓(KJ/kg)，ID为一定工作压力下的
凝水焓(KJ/kg)；
通过对式1进行计算，得到单位时间内保温舱柜内油所消耗的蒸汽量
SK=Σ[KF(TA-TC)]IS-ID;]]>2)计算出船舶舱柜在加热状态下的蒸汽耗量，此时加热量等于散热量与
介质温升需要的热量之和，由于此时舱柜的温度是不断变化的，所以设某一
段极小的时间dt，相应的温度变化为dτ，在这段时间内认为舱柜的温度为τ恒
定，成立式2：
ΣK×F(τ-TC)dt+C×WOdτ＝SH(IS-ID)dt式2
式2中，SH为单位时间内加热舱柜内油所消耗的蒸汽量(kg/h...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鹤，
申请(专利权)人：上海船舶研究设计院，
类型：发明
国别省市：上海;31