Motor vermogen berekenen met brandstof verbruik
Ilja stelde deze vraag op 07 juli 2016 om 14:59.Beste mensen,
Momenteel ben ik bezig met mijn afstudeer scriptie. Als tussenstap dien ik het motor vermogen van 1 van de schepen van de rederij berekenen.
De bedoeling is dat schepen een excel sheet bijhouden met de afgelegde afstand door het water, verbruik, weer info etc.
Daarna moet ik aan de hand van het verbruik het vermogen berekenen wat bij die specifieke situatie hoort. Daarmee kan ik bepalen welke snelheid het schip had gelopen in ideale omstandig heden om zo het vaartverlies te berekenen in een bepaalde golfhoogte en richting.
Als je dit dan van meerdere schepen maanden lang bijhoudt krijg je een vaartverliestabel
Aangezien mijn opleiding Stuurman is en niet machinist is dit niet mijn sterkste punt.
Omdat er geen vermogensmeter geïnstalleerd is in de machinekamer was ik van plan om via het brandstof verbruik met de rendementsfactor en de calorische waarde uit bunker/sample rapporten het vermogen te berekenen.
Ik loop een beetje vast op het inwendig rendement. Pe (effectief vermogen/schroefas vermogen in MW) = ntot (totaal rendement) x B(brandstof verbruik in kg/sec) x Ho ( stookwaarde in MJ/kg) Maar ik weet zowel Pe als ntot niet. Het totaalrendement is inwendig en mechanisch rendement. Het mechanische rendement is volgens mij vrij constant (zolang je niet de as generator eraf haalt ofzo). Maar inwendig/thermisch rendement is natuurlijk afhankelijk van het gevraagde vermogen dus varieert.
Kan iemand mij hiermee helpen?
Mvg,
Ilja D'Hont
Reacties
1) totaal beschikbaarkomende energie per seconde (=vermogen, eenheid J/s of W) is gelijk aan brandstofgebruik per seconde maal de energie die door die brandstof vrijkomt: Ptotaal = Ebrandstof/tijd = B x H (eenheid kg/s x MJ/kg = MJ/s = 106 J/s = MW)
Volgens jouw verhaal "verdwijnt" een deel hiervan in allerlei onnutte zaken zodat maar een deel ( 0 < ηtot < 1) overblijft voor voortbeweging: ηtot x B x H.
Dit is dan de "effectiviteit" of het "rendement" van de motor: Pnuttig/Ptotaal = ηtot
2) de "nuttige" energie per seconde of nuttige vermogen is afhankelijk van kracht en snelheid:
Pnuttig = F x v
waarbij F de totale kracht is (in newton) waarmee de motor vooruit duwt en v de (constante) snelheid (in m/s) die daarbij wordt gehaald).
Pnuttig /Ptotaal = ηtot = Fv/(BH) = ηmechanisch + ηthemisch
B,H en v zijn bekende waarden, maar de totale kracht F is onbekend en ηtot blijkbaar ook (en daarmee tenminste een van de ηmechanisch en ηthermisch)
De vraag is of het rendement van de motor verandert als er meer vermogen wordt gevraagd: Pnuttig = ηtot Ptotaal = ηnuttig BH waardoor een vergroting van het vermogen Pnuttig een gelijke factor grotere Ptotaal eist waardoor de brandstoftoevoer B zal toenemen.
Als ik aanneem dat het motorrendement ηtot niet verandert, dan weet je dat
(Pnuttig/Ptotaal)situatie1 = (Pnuttig/Ptotaal)situatie2 en kun je stellen dat
F1 v1/(B1 H) = F2 v2 /(B2 H)
Snelheden v, verbruik B en calorische waarde H zijn bekend of te meten/berekenen.
Dus houd je een verhouding tussen geleverde motorkrachten in beide situaties over: F1/F2 = v2 B1 /(v1 B2)
of voor vaartverlies Δv = v2 - v1 = v2 - v2(B1/B2) F2/F1
maar dan moet je nog steeds de motorkracht in beide situaties kennen (aannemend dat je B en v kunt meten).
Je probleem kan ik daarmee onvoldoende oplossen.
Wat zijn de gegevens waar je over beschikt?
Ik kan mij zo voorstellen dat het verbruik de hele tijd gemeten wordt en dat gegevens over het rendement ook bekend zijn (want door motorbouwer geleverd).
Groet,
Willem
Ik heb nu aan de hand van proefvaart gegevens waarbij het vermogen bij 25 50 75 85 100 en 110% bekend is het totaal rendement berekend. Dit heb ik met de volgende formule gedaan.
ŋ tot = Pe/(B*Ho)
Pe is effectief vermogen ( vermogen op de schroef as ) in MW
B verbruik in Kg/sec
Ho Calorische waarde in MJ.
Nu ben ik bezig met achterhalen hoe contstant die rendementen zijn om te bepalen of ik voor alle situaties het vermogen kan berekenen op basis van het verbruik en de calorische waardes uit de sample rapporten van het bunkeren.
Daarbij zal ik waarschijnlijk wel aannamens moeten maken op vlakken zoals aangroei, slip van de schroef etc.
Willem binnenkort ( binnen een maand ) ga ik waarschijnlijk aan boord van 1 van de schepen om dit duidelijk te krijgen. Ben ook pas deze week begonnen op kantoor dus ik heb ook nog niet tot alle systemen toegang. Ik kom hier nog op terug.
Grt,
Kun je dit uitleggen? "Vermogen bij 25%" ... wat bedoel je daarmee? Het vermogen dat wordt geleverd bij 25% van het maximale vermogen dat de motor kan leveren? 25% van wat? En hoe kun je dan boven de 100% komen? Er zal vast een logische verklaring zijn voor dit "scheepvaarttaalgebruik" dat afwijkt van het "landrottentaalgebruik", meer specifiek "fysici taalgebruik".
Ik vermoed dat dat percentages zijn van het vermogen dat de motor continue (24/7/365) kan leveren.
Groet,
Willem
Willem zit in de goede riching. 100% is wat je veilig continue kunt gebruiken. Dit wordt ook wel MCR genoemd Maximum Continuous Rate. Maar stel je wordt bij Somalie door piraten achtervolgd/aangevallen kunnen ze in de machinekamer de motor tijdelijk ( zo'n 6 uur uit mijn hoofd ) verder opvoeren.
Pgebruikt = ηgebruikt . ηtot . Pmotor
Daarbij is ηtot een vast gegeven (opgegeven door de bouwer?) evenals Pmotor. Het "gaspedaal" ηgebruik varieert tussen 0 en 1 (100%) en soms tot 1,1 waarbij de motor uiteindelijk naar de Filistijnen gaat.
https://en.wikipedia.org/wiki/Power_rating#Maximum_continuous_rating
..//..
Within shipping, ships usually operate at the nominal continuous rating (NCR) which is 85% of the 90% of MCR. The 90% MCR is usually the contractual output for which the propeller is designed. Thus, the usual output at which ships are operated is around 75% to 77% of MCR.[8]
dit is hetzelfde probleem meen ik?
