Курсовая работа (т): Расчет систем энергетических установок

Подача насосов внутреннего контура:

 м3/ч,

где     - доля теплоты, отводимая водой;

 кДж/(кг.К) - теплоёмкость пресной воды внутреннего контура;

 кг/м3 - плотность воды внутреннего контура;

8С - разность температур воды на выходе и входе в дизель.

В целях унификации подачу насосов внешнего контура принимают равной подаче насосов внутреннего контура:

 м3/ч.

Принимаем:

·   охлаждающий насос пресной воды: подача - 30 м3/ч, количество - 2 шт.;

·   охлаждающий насос забортной воды: подача - 30 м3/ч, количество - 2 шт.

Поверхность охлаждения водяного холодильника:

 м2,

где     - общий коэффициент теплопередачи от воды к воде для пластинчатого холодильника;

8С - среднелогарифмическая разность температур.

5.4 Система сжатого воздуха

Требования Регистра к системе сжатого воздуха

Число воздухохранителей и запас пускового воздуха.

Система сжатого воздуха главных двигателей должна обеспечивать одновременный пуск и реверсирование всех главных двигателей.

Запас сжатого воздуха для пуска главных двигателей и действия системы управления должен храниться не менее чем в двух воздухохранителях или в двух группах воздухохранителей, при этом в каждом из этих двух воздухохранителей или в каждой группе воздухохранителей должен храниться запас пускового воздуха не менее половины требуемого.

Запас сжатого воздуха во всех воздухохранителях, предназначенный для пуска и реверсирования главных двигателей, должен обеспечивать не менее 12 пусков попеременно на передний и задний ход каждого двигателя, подготовленного к действию.

Общий запас сжатого воздуха для пуска главных нереверсивных двигателей, а также главных дизель-генераторов должен быть достаточным для выполнения не менее 6 пусков наибольшего по мощности из установленных двигателей, подготовленного к действию, а при наличии более двух двигателей - не менее 4 пусков каждого двигателя, подготовленного к действию.

Для пуска вспомогательных двигателей должен быть предусмотрен как минимум один воздухохранитель вместимостью, достаточной для выполнения 6 пусков каждого вспомогательного двигателя, подготовленного к действию, а при наличии более двух вспомогательных двигателей - не менее 4 пусков каждого двигателя, подготовленного к действию.

При установке одного такого воздухохранителя должна предусматриваться возможность пуска вспомогательных двигателей от одного воздухохранителя или от одной группы воздухохранителей главных двигателей.

Запас пускового воздуха из воздухохранителей главных двигателей может быть использован для работы тифона и на хозяйственные нужды при следующих условиях:

          один воздухохранитель (группа воздухохранителей) отделен от остальных невозвратным клапаном и предназначен только для пуска главных двигателей;

          предусмотрены автоматическое пополнение запаса воздуха в воздухохранителе и сигнализация, включающаяся при падении давления не более чем на 0,5 МПа ниже рабочего.

Воздухохранители вспомогательных двигателей допускается пополнять воздухом из воздухохранителей главных двигателей; при этом должна исключаться возможность перепуска воздуха в обратном направлении.

Воздухохранители должны устанавливаться таким образом, чтобы в любых условиях эксплуатации было возможно полное удаление из них влаги.

Компрессоры.

Количество основных компрессоров, как правило, должно быть не менее двух, один из которых может быть навесным. При этом в случае выхода из строя компрессора наибольшей подачи подача остальных компрессоров должна быть достаточной для заполнения воздухохранителей главных двигателей в течение 1 ч, начиная от давления, при котором возможен последний пуск и маневр.

На скоростных судах допускается установка одного независимого компрессора с приводом от вспомогательного дизеля, имеющего электростартёрный и ручной пуск, или установка одного навесного компрессора, если предусмотрена возможность заполнения воздухохранителей береговыми средствами.

На судах с нереверсивными двигателями заполнение воздухохранителей может производиться независимым компрессором. В качестве второго пускового средства могут быть использованы сжатый газ от газоотборочного устройства, электростартёрный пуск или другие пусковые средства.

Расположение трубопроводов.

Трубопроводы, предназначенные для заполнения воздухохранителей, должны быть полностью отделены от пусковых трубопроводов.

Каждый из пусковых воздухохранителей должен иметь возможность заполнения от каждого основного компрессора.

На трубопроводе после каждого компрессора должны устанавливаться невозвратно-запорные клапаны.

На трубопроводе, подающем воздух к каждому двигателю, перед его пусковым клапаном должен быть установлен невозвратный клапан.

Если в конструкции двигателя предусмотрены устройства, предотвращающие распространение взрыва, установка невозвратного клапана не обязательна.

Трубопроводы должны прокладываться по возможности прямолинейно с небольшим уклоном для спуска воды. Трубопроводы не должны иметь уклон в направлении главного пускового клапана двигателя.

Температура воздуха или сжатых газов, поступающих в воздухохранители, не должна превышать 908С. В необходимых случаях должны быть предусмотрены соответствующие охладители.

Трубопроводы сжатого газа от газоотборных устройств не должны прокладываться под настилом машинных помещений.

На трубопроводах между компрессорами и воздухохранителями должны быть предусмотрены устройства для удаления воды и масла, если такие устройства отсутствуют на самих компрессорах.

Расчёт системы

Вместимость пусковых баллонов определяется по формуле, м3:

,

где     м3/м3 - удельный расход свободного воздуха на 1 м3 объёма цилиндра дизелей при пуске;

 - рабочий объём цилиндра, м3;

 - число цилиндров;

 - число двигателей;

 - число последовательных пусков двигателя для нереверсивных дизелей;

 МПа - давление окружающей среды;

 МПа - начальное давление воздуха в баллонах;

 МПа - нижний предел давления воздуха в баллонах, при котором ещё возможен пуск двигателя.

Вместимость баллонов для тифона, м3:

,

где     - коэффициент насыщения сигналами;

 м3/мин - расход тифоном свободного воздуха;

 мин - продолжительность подачи сигнала;

 МПа - начальное давление воздуха в баллонах;

 МПа - нижний предел давления воздуха в баллонах, при котором ещё возможна подача сигнала.

Вместимость пусковых баллонов для главных двигателей:

 м3.

Вместимость пусковых баллонов для вспомогательных двигателей:

 м3.

Вместимость баллонов для тифона:

 м3.

Принимаем:

·   ёмкость пусковых баллонов главного двигателя - 60 литров;

·   количество - 2 шт.;

·   ёмкость пусковых баллонов вспомогательных двигателей - 50 литров;

·   количество - 2 шт.;

·   ёмкость баллона для тифона - 100 литров;

·   количество - 2 шт.

Подача компрессора по свободному воздуху:

 м3/ч,

где     ч - время заполнения баллонов.

Принимаем:

·   подача компрессора - 3 м3/ч;

·   количество - 2 шт.

5.5 Газовыпускная система

Требования Регистра к газовыпускной системе

Газовыпускные трубопроводы.

Газовыпускные трубопроводы должны выводиться, как правило, на открытые палубы.

Вывод газовыпускных труб через обшивку в корме допускается на судах длиной менее 20 м, на остальных судах такой вывод является в каждом случае предметом специального рассмотрения Речным Регистром. Вывод газовыпускных труб через бортовую обшивку в атмосферу не допускается.

Каждый главный двигатель должен иметь отдельный газовыпускной трубопровод. В необходимых случаях могут быть допущены отступления, которые являются предметом специального рассмотрения Речным Регистром.

Газовыпускные трубопроводы вспомогательных двигателей могут быть объединены в общий газовыпускной трубопровод при условии наличия надежно действующего предохранительного устройства, предотвращающего:

          поток газа из общего трубопровода в трубопроводы неработающих двигателей;

          повреждение любого двигателя при его пуске.

При объединении дымоходов котлов допускается установка дымовых заслонок, оборудованных устройством для крепления их в открытом состоянии. Для осмотра и очистки дымоходов, а также воздухопроводов котла в необходимых местах должны предусматриваться лазы и скоб-трапы.

В утилизационных и комбинированных котлах, которые по своей конструкции не могут находиться без воды при обогреве их выхлопными газами, должны предусматриваться обводные трубопроводы с перепускными заслонками, отключающими котлы от выпускного трубопровода.

Газовыпускные трубопроводы котлов и двигателей внутреннего сгорания должны быть теплоизолированы с помощью изолирующего материала, двойных стенок или экрана.

Газовыпускные трубопроводы двигателей с «мокрым» выхлопом допускается не изолировать, если температура на поверхности трубопровода не превышает 608С.

Газовыпускные трубы двигателей должны снабжаться тепловыми компенсаторами. Там, где это возможно, газовыпускные трубопроводы должны иметь лючки для очистки и в необходимых случаях спускные краны.

Газовыпускные трубы, проходящие через жилые помещения или рулевую рубку, должны быть выгорожены внутри этих помещений газонепроницаемым защитным кожухом. Пространство между газовыпускными трубами и защитным кожухом должно сообщаться с открытой атмосферой.

Глушители и искрогасители

Глушители и искрогасители должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечивалась возможность их очистки. Для этой цели они должны оборудоваться лючками и спускными кранами.

При установке утилизационных котлов и искрогасителей мокрого типа должны предусматриваться меры против возможного попадания воды в двигатель при появлении течи в трубах котлов или других неисправностей.

Спускные трубы должны направляться в льяла машинного отделения и иметь гидравлические затворы.

Расчёт системы

В состав газовыпускной системы входят газовыпускные трубы на каждый главный и вспомогательный двигатель и автономный котёл, компенсаторы, изоляция, глушители и искрогасители.

Площадь сечения газовыпускных трубопроводов двигателей и котлов определяется по формуле, м2:

,

где     - часовой расход топлива, кг/ч;

 - коэффициент избытка воздуха;

 кг/кг - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива;

 кДж/(кг.К) - газовая постоянная продуктов сгорания;

T - температура выпускных газов, К;

 - допустимая скорость движения газов в трубопроводе, м/с;

 кПа - допустимое давление в трубопроводе.

Площадь сечения газовыпускных трубопроводов главных двигателей:

 м2.

Площадь сечения газовыпускных трубопроводов вспомогательных двигателей:

 м2.

Площадь сечения газовыпускного трубопровода котла:

 м2.

6. Технико-экономические показатели

Тепловая экономичность СЭУ оценивается по ее КПД - hу

hу = (3600×Реу)/(Ву× Qнр),

где Реу - мощность главных, вспомогательных дизелей и котлоагрегатов, кВт;

Ву - часовой расход топлива этим механизмами, кг/ч

Qнр - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

КПД судового комплекса hск определяется

hск = (3600× xв×Рт×)/(SBгд× Qнр),

где xв - количество движителей;

Рт - полезная тяга гребного винта (упор винта), кН;

 - скорость судна, м/с;

SBгд - часовой расход топлива главными двигателями;

Qнр - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

Коэффициент полезного действия судового комплекса водоизмещающих судов находится в пределах: hск = 0,18 - 0,26.

Заключение

Курсовой проект имеет цель закрепления и обобщения теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины «Судовые энергетические установки», дать практические навыки проектирования судовой энергетической установки на стадии эскизного проекта для заданного типа судна. Курсовой проект включает в себя пояснительную записку с расчетами, обосновывающими выбор основных механизмов машинного отделения, чертежей, схем и графиков.