4. 2. Вспомогательный котёл

Суммарная потребная паропроизводительность вспомогательных котлов, кг/ч, может быть определена по следующим эмпирическим формулам [5]:

D_вк = 500 + 0,197 P_e – для сухогрузов;

D_вк = 500 + 0,312 P_e – для лесовозов и углерудовозов;

D_вк = 1000 + 0,222 Р_е –для контейнеровозов;

D_вк = 0,375 P_e –для ролкеров;

D_вк = 0,167 Р_е –для рефрижераторных судов;

D_вк = 400 + 0,48 P_e – для грузо-пассажирских судов.

D_вк = 3300 DW^0,56 – для дизельных танкеров, оборудованных грузовыми насосами с паротурбинным приводом, где DW – дедвейт, тыс.т;

Мощность, затрачиваемая на привод грузовых насосов, на танкерах может составлять до 30% мощности главных двигателей. Поэтому на танкерах с паротурбинным приводом грузовых насосов устанавливают водотрубные котлы большой производительности.

Расчетная паропроизводительность одного вспомогательного котла, кг/ч:

D_вк =D_вк /n_вк,

Где: n_вк – количество вспомогательных котлов на судне.

По расчетной паропроизводительности и принятому давлению пара выбирается вспомогательный котел (прил. 2).

Расчет вспомогательных механизмов, обслуживающих котельную установку теплохода, производится в нижеприведенной последовательности.

4.3. Питательные насосы

Подача питательного насоса вспомогательного котла, кг/ч:

Q_пн = l,5D_вк

Давление Н_пн = 1,25 р_к , где: p_к – давление пара в котле, МПа.

Номинальная мощность привода определяется, как обычно. Количество устанавливаемых питательных насосов – два.

4.4. Топливные (форсуночные) насосы

Подача топливных насосов, кг/ч, определяется часовым расходом топлива и вычисляется по формуле

,

Где: _к – КПД котла (см. прил. 2), Q_н – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Давление Н_ф.н обычно составляет 0,8 – 2,5 МПа. Количество насосов – два.

4.5. Котельные дутьевые вентиляторы

Подача котельного вентилятора, м³/ч, зависит от часового расхода топлива на котел:

;

Где:  = 1,05 – 1,08 – коэффициент увеличения производительности в связи с утечкой воздуха в воздуховоде;

α_к = 1,15 – 1,20 – коэффициент избытка воздуха при горении для мазутных топок;

ρ_в = 353/Т_в кг/м³ – плотность засасываемого вентилятором воздуха;

Т_в – температура воздуха, °К.

Давление, создаваемое вентилятором, Н_в = (0,0035 – 0,0050) МПа. Количество вентиляторов – один.

4.6. Котлы и теплообменные аппараты с органическими теплоносителями

В системах подогрева нашли широкое применение в качестве промежуточных теплоносителей органические жидкости минерального либо синтетического происхождения (ОТ). К их достоинствам относятся отсутствие накипеобразования и коррозии поверхностей нагрева, отсутствие необходимости водоподготовки и продувания системы подогрева. Они не изменяют своего физического состояния при температурах от –20 °С до +300 °С и выше без повышения давления, что позволяет передавать теплоту при малых давлениях в магистралях теплоносителя. Величина давления здесь обусловлена только гидравлическим сопротивлением системы. При этом упрощаются процессы автоматизации оборудования, повышается срок службы трубопроводов, в 2 – 3 раза снижаются эксплуатационные затраты. При одинаковых с паропроизводящими установками мощностях габаритные показатели установок с ОТ ниже, масса ниже на 35 – 40%, а к.п.д. выше на 5 – 8%.

К недостаткам ОТ относится вредность воздействия на них кислорода воздуха, сокращающего их срок службы. Время старения ОТ около 8 лет. Также к недостаткам относятся трудности, связанные со стоимостью теплоносителя, обеспечением плотности системы, перекачиванием жидкостей с высокой температурой.

Такие установки выпускаются в Англии одной из компаний фирмы «Бабкок – Вилькокс» и имеют теплопроизводительность от 80 кВт до 6000 кВт.

Фирма Санеа (Швеция) выпускает нагреватели для установок теплопроизводительностью 930, 1163, 1860 и 2790 кВт.

Конструктивно нагреватели могут быть выполнены как для работы от форсунок, так и в виде утилизационных устройств, использующих теплоту уходящих газов двигателей, а также и как комбинация двух этих устройств.

В качестве циркуляционных насосов предпочтительны центробежные, а для сальниковых уплотнений наиболее применимы скользящие кольцевые уплотнения и охлаждаемые сальники. Ниже приводятся данные по свойствам одного из распространённых ОТ.

Фирма – производитель ……………………………………… Solutia, USA.

Наименование ……………………………………………….. Therminol®55.

Названия при продаже ………………………….. Santotherm, Gilotherm.

Внешний вид ……………………………….. прозрачная жёлтая жидкость.

Происхождение ……………………………. синтетический углеводород.

Содержание воды ……………………………. ……… не более 0,025%.

Температура вспышки …………………….. ……………………177°С.

Температура воспламенения………………. ……………………218°С.

Температура самовоспламенения ……………………………… 343°С.

Кинематическая вязкость при 40°С …………………………….19 сСт.

Кинематическая вязкость при 100°С……………………………3,5 сСт.

Плотность при 25°С ………………………………………….. 868 кг/м³.

Коэффициент температурного расширения при 200°С ……..0,000961.

Средняя молекулярная масса………………………………………. 320.

Температура застывания ………………………………………. -54°С.

Температура перекачки при вязкости 2000 сСт ………………-28°С.

Температура перекачки при вязкости 300 сСт …………………-8°С.

Минимальные температуры полностью турбулизованного потока

в трубе диаметром 1дюйм (Re = 10000):

при скорости 3,048 м/с … 67°С; при скорости 6,096 м/с……….. 45°С.

Температуры ламинарного потока в трубе диаметром 1дюйм

(Re = 2000):

при скорости 3,048 м/с ….. 24°С; при скорости 6,096 м/с ……… 11°С.

Выкипание:……………………………10% при 340°С, 90% при 390°С.

Теплота парообразования при 290°С ……………………… 228 кДж/кг.

Диапазон рациональных температур………………..от -25°С до 290°С.

Максимально допустимая температура применения…………… 315°С.

Максимальная температура сохранения плёнки ……………….335°С.

Псевдокритические параметры: ………….. 512°С, 13,2 бар, 258 кг/м³.

Максимальная рабочая температура органического теплоносителя должна быть [9] как минимум на 50°К ниже температуры начала кипения. В подогревателях органического теплоносителя температура греющей среды должна быть ниже температуры начала кипения теплоносителя. Расчёт котла либо подогревателя в этом случае сводится к выбору теплоносителя, расчёту количества теплоты, получаемой теплоносителем от греющей среды, расчёту подачи насоса теплоносителя и площади поверхности теплообмена по изложенным выше способам.

Теплоёмкость С_р, теплопроводность λ, вязкость ν и плотность ρ

жидкости Therminol®55 в зависимости от температуры:

Т, ºС	-18	+60	+116	+160	+204	+249	+288	+316
Ср, кДж/кг/°К	1,77	2,05	2,25	2,40	2,56	2,72	2,85	2,95
λ, Вт/м/°К	0,1328	0,1238	0,1173	0,1121	0,1069	0,1017	0,0971	0,0938
ν, сСт	683	9,39	2,67	1,471	0,964	0,691	0,536	0,453
ρ, кг/м3	897	875	807	777	745	712	682	659

5. ОПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Наиболее широко применяются вакуумные опреснители, в которых забортная вода испаряется при температурах (30 – 40)°С, то есть в опреснитель входит часть морской воды, направляемой за борт. Если бы вся теплота, отводимая с охлаждением цилиндров, использовалась для получения дистиллята, производительность опреснительной установки, м³/ч, составила бы

Q_опр= q_ц /(i_п – i_в)/1000,

Где: q_ц – теплота, отводимая от цилиндров, рассчитанная ранее;

- i_п – i_в – разность энтальпий насыщенного пара и воды при температуре испарения, может быть принята 2400 кДж/кг. Ориентировочно возможная производительность испарительной установки составляет (0,24 – 0,3)*10^-3 м³/ч на киловатт мощности двигателя. Однако в зависимости от мощности главного двигателя, а также по соображениям определённой потребности судна в пресной воде и повышения надёжности системы охлаждения цилиндров (опреснительная установка сложнее, дороже и менее надёжна, чем обычный охладитель пресной воды) реально устанавливаемая на судно опреснительная установка может иметь номинальную производительность в 3 – 6 раз меньше.