Дипломная (вкр): Проектирование судовой энергетической установки

 - кпд насоса. Принимаю равным 0,83;

В качестве циркуляционного масляного насоса можно использовать винтовой насос. Насосы устанавливаются в количестве двух шт.

Таблица 11

В табл. описаны следующие характеристики трехвинтовых насосов: Q - номинальная подача, м3/ч; P - напор, Дж/кг; N - мощность, затрачиваемая на привод насоса, кВт; L, B, H - габаритные размеры - длина, ширина и высота, мм; G_p - масса агрегата, приготовленного к действию, кг; H_вс - вакуумметрическая высота всасывания, м.

Главный маслоохладитель

Тепловая нагрузка на маслоохладитель:

 кВт.

где . Принимаю равным 0,034;

 - удельный расход топлива, кг/(кВт*ч);

 кДж/кг - низшая теплота сгорания масла.

Поверхность маслоохладителя (кожухотрубного):

Где к_з - 1,1-1,08 - коэффициент запаса

Q_м - количество теплоты, отводимое маслом, по данным поставщика принимаем равным 3960*10³.Дж/ч

К - общий коэффициент теплоотдачи, для водомасляных охладителей с диаметром трубок 10-15 мм принимаем равным 1000.

- Температурный напор.

Где Т₁ и Т₂ - температуры охлаждающего масла на входе и выходе из охладителя.

Т’_{1 и} T’₂ - температуры охлаждающей воды на входе и выходе их охладителя.

Согласно требованиям поставщика выбираем маслоохладитель (расход охлаждаемой жидкости через маслоохладитель - 250 м³/ч; расход охлаждающей жидкости - 150 м³/ч)

Таблица 12

В табл. представлены: Марка - марка маслоохладителя; S - поверхность теплообмена, м2; Wзв - номинальный расход забортной воды, м³/ч; Wм- номинальный расход масла, м³/ч;Hзв - гидравлическое сопротивление по забортной воде при номинальном расходе, МПа; Hм - гидравлическое сопротивление по маслу при номинальном расходе, МПа

Необходимое количество масла в системе

 м³,

где Z =5…10 - кратность циркуляции для МОД. Принимаю равным 8.

Емкость масляной сточно-циркуляционой цистерны

 м³,

где  - коэффициент, учитывающий мертвый объем. Принимаю равным 1,015;

 - коэффициент загруженности объема системами. Принимаю равным 1,025;

 - коэффициент, учитывающий вспенивание масла. Принимаю равным 1,4.

Сепаратор масла

Производительность сепаратора масла:

м³/ч,

где m=1,5…3 - кратность сепарации. Принимаю равным 2;

τ_cеп=8…10 ч - время сепарации. Принимаю равным 9.

Таблица 13

Расходная цистерна цилиндрового масла

Объём цистерны:

м³,

где q_цм=0,8 г/(кВт*ч) - удельный расход цилиндрового масла;

ρ_цм = 914 кг/м³ - плотность цилиндрового масла.

5.3 Система охлаждения

Системы охлаждения предназначены для отвода теплоты от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах.

Рабочими средами в СЭУ бывают забортная и пресная вода, масло, топливо и воздух.

Вода по сравнению с другими охлаждающими средами в СЭУ имеет большую теплоемкость и при скорости 0,5-3,0 м/с высокие коэффициенты теплоотдачи. Это легкодоступная охлаждаемая среда, которая широко применяется в установках всех типов. Однако в воде содержатся растворимые соли, микроорганизмы и другие примеси, которые при нагревании выпадают в осадок. Особенно много солей и примесей в морской забортной воде, поэтому ее подогрев в теплообменниках выше 55 градусов нежелателен. При необходимости нагрева охлаждающей среды выше указанной температуры на судах применяют двух контурные системы охлаждения с использованием в высокотемпературном контуре другого теплоносителя, например пресной воды.

Пресная вода допускает нагрев в системах охлаждения при атмосферном давлении до 80-90 градусов, а при повышенном - и более. Пресная вода циркулирующая во внутреннем контуре, проходит предварительную обработку с целью снижения солесодержания, жестокости и удаления различных примесей. В нее вводят ингибиторы - замедлители коррозии.

В судовых дизельных установках применяются три типа систем охлаждения - проточная, замкнутая и центральная.

Проточная система охлаждения забортной водой в ДУ используется для двигателей небольшой мощности, их редукторов, компрессоров сжатого воздуха, подшипников и практически всех теплообменников. Замкнутая система в СДУ применяется обычно для отвода теплоты от деталей двигателей, а проточная для охлаждения рабочих сред в теплообменниках.

Введение замкнутого контура пресной воды позволило исключить коррозию дизелей, повысить температурный режим в системе, не опасаясь интенсификации накипиобразования. Из контакта с морской водой были выведены сами дизели, но осталась довольно разветвленная сеть трубопроводов морской воды, холодильников масла, воздуха, которые подвергаются интенсивной коррозии, и не один ремонт судна не обходится без замены или восстановления тех или иных участков магистралей забортной воды.

Для исключения указанного недостатка, повышения надежности оборудования на судах начали применять центральную систему охлаждения.

Для охлаждения современных судовых дизелей применяют исключительно замкнутые системы охлаждения, в которых для охлаждения двигателей используют пресную воду, циркулирующую по замкнутому контуру. Так как в процессе охлаждения деталей двигателя пресная вода нагревается, для поддержания необходимого температурного режима ее пропускают через охладитель, прокачиваемый забортной водой.

Центральная система охлаждения позволяет повысить надежность работы холодильников и межремонтные сроки, а также позволяет использовать недорогостоящие материалы для их изготовления, так как они подвержены меньшей коррозии при соприкосновении с пресной водой. Пресная охлаждающая вода по сравнению с забортной морской водой обладает гораздо меньшей коррозионной активностью и склонностью к образованию накипи.

Расчет параметров оборудования системы охлаждения пресной водой

Расширительная цистерна

Объём расширительной цистерны, предназначенной для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для пополнения убыли воды из системы, вызванной утечками и испарениями:

где  л/кВт. Принимаю равным 0,23 л/кВт.

Водо-водяной охладитель

Поверхность теплообмена, F:

Где к_з - 1,1-1,08 - коэффициент запаса

Q_в - количество теплоты, отводимое водой, по данным поставщика принимаем равным 2330*10³ Дж/ч.

К - общий коэффициент теплоотдачи, для водо-водяных охладителей с диаметром трубок 10-15 мм принимаем равным 1500.

- Температурный напор.

Где Т₁ и Т₂ - температуры пресной воды на входе и выходе из охладителя.

Т’_{1 и} T’₂ - температуры охлаждающей забортной воды на входе и выходе их охладителя

Согласно требованиям поставщика выбираем маслоохладитель (расход охлаждаемой жидкости через маслоохладитель - 340 м³/ч; расход охлаждающей жидкости - 450 м³/ч)

Таблица 14

В табл. Представлены характеристики охладителей пресной воды: F - поверхность теплообмена, м²; W_заб - номинальный расход забортной воды, м³/ч; W_пр - номинальный расход пресной воды, м³/ч; H_заб - сопротивление по забортной воде при номинальном расходе, Мпа; H_пр - сопротивление по пресной воде при номинальном расходе, Мпа.

Охладитель высокотемпературного контура

Поверхность теплообмена, F:

Где к_з - 1,1-1,08 - коэффициент запаса

Q_м - количество теплоты, отводимое водой, по данным поставщика принимаем равным 6808*10³ Дж/ч.

К - общий коэффициент теплоотдачи, для водо-водяных охладителей с диаметром трубок 10-15 мм принимаем равным 1500.

- Температурный напор.

Где Т₁ и Т₂ - температуры пресной воды высокотемпературного контура на входе и выходе из охладителя.

Т’_{1 и} T’₂ - температуры охлаждающей пресной воды на входе и выходе их охладителя.

Согласно требованиям поставщика выбираем охладитель (расход охлаждаемой жидкости через охладитель - 110 м³/ч; расход охлаждающей жидкости - 150 м³/ч)

Таблица 15

Насосы забортной воды.

Согласно данным поставщика, подача насосов забортной воды должна быть равна 450 м³/ч. Устанавливаются два насоса (основной и резервный)

В качестве охлаждающих насосов забортной воды можно использовать центробежные насосы.

Таблица 16

В табл. приведены следующие характеристики насосов типа НЦВ: Марка насоса, включающая тип насоса - насос центробежный водяной (НЦВ), номинальную подачу, напор и код конструктивного исполнения; Q - номинальная подача, м3/ч; H - номинальный напор, Дж/кг; n - номинальная частота, об/мин; N - номинальная мощность привода, кВт; L, B, H - соответственно длина, ширина и высота насосного агрегата, мм; G - масса, кг.

5.4 Система пускового воздуха

Назначение. Состав

Система пускового воздуха составляет неотъемлемую часть каждой дизельной установки. Основная ее задача - обеспечение пуска главных и вспомогательных двигателей.

Для пуска главных двигателей устанавливаются баллоны, давление воздуха, в которых обычно принимается 2,5 - 3 МПа.

По Правилам Регистра запас воздуха должен храниться в не менее чем в дух баллонах, каждый из которых должен содержать не менее половины требуемого количества сжатого воздуха.

Запас воздуха, предназначенный для пуска главных двигателей, должен обеспечить не менее 12 пусков попеременно на передний и задний ход каждого из двигателей.

На судах с дизельной установкой сжатый воздух используется для подачи звуковых сигналов с помощью тифона, создания напора в пневмоцистернах пресной и забортной воды, привода в действие пневматических инструментов и других нужд. Для этого могут быть установлены отдельные баллоны, рассчитанные на количество воздуха, обеспечивающее непрерывную работу тифона в течение 8 минут у буксиров и 6 минут у других судов.

Разработка принципиальной схемы системы пускового воздуха.

Краткое описание

1 - главный компрессор; 2 -подкачивающий компрессор; 3 - автоматизированный подкачивающий компрессор; 4 - масловлагоотделитель; 5 - баллоны пускового воздуха ГД; 6 - предохранительные клапана; 7 - манометры;

- дренажный клапан; 9 - ГД; 10 - баллон пускового воздуха ДГ; 11 - редукционный клапан; 12 - баллон сжатого воздуха для хоз нужд; 13 - баллон сжатого воздуха для тифона

Рисунок 13- Система пускового (сжатого) воздуха

На рисунке изображена функциональная схема системы сжатого (пускового) воздуха. С помощью одного из главных (поз. 1) или подкачивающих (поз. 2) компрессоров сжатый воздух через масло-влагоотделитель (поз. 4) поступает в баллоны пускового воздуха (поз. 5) главного двигателя (поз. 9). Каждый баллон имеет предохранительный клапан (поз. 6), манометр (поз. 7) и дренажный клапан (поз. 8). Сжатый воздух одного из баллонов ГД должен использоваться только для запуска главного двигателя. Из другого баллона сжатый воздух поступает на запуск ГД, а также в баллон пускового воздуха (поз. 10) дизель-генераторов, через редукционный клапан (поз. 11) в аккумулятор (баллон) сжатого воздуха (поз. 12) низкого давления для хознужд и через редукционный клапан (поз. 13) в аккумулятор (баллон) сжатого воздуха (поз. 14) низкого давления для работы тифона.

Расчет параметров оборудования системы пускового воздуха