Роздiл 4 аналіз системи охолодження

4.1.Система водяного охолодження

За допомогою системи охолодження забезпечується відведення теплоти від різних механізмів, пристроїв, приладів і робочих середовищ в теплообмінних апаратах. У СЕУ найбільш поширені системи водяного охолодження. Забортної водою охолоджують головні і допоміжні конденсатори парових турбін, холодильники прісної води ДУС і ВМД, маслоохолоджувачі циркуляційних систем мастила редукторів, ДВС, ТЗА і ВМД, компресори, підшипники лінії вала й інші елементи СЕУ. Система охолодження забортної водою може бути використана для аварійного осушення МО, а також для подачі забортної води до споживачів, що не відносяться до ЕУ.

Згідно з вимогами Регістру кожне машинне відділення повинно мати не менше двох Кінгстон ящиків циркуляційної або охолоджуючої води, що забезпечують прийом забортної води в будь-яких умовах експлуатації. Працездатність системи повинна бути забезпечена при тривалому крені до 15° і дифференті до 5°. В даний час на великих морських судах, передбачають Кінгстон-розподільний канал, в який вода надходить з Кінгстон ящиків, а потім через клінкетние засувки - в систему охолодження. Відведення води за борт здійснюється через незворотно-запірні клапани (іноді через клінкети).

Щоб уникнути потрапляння нагрітої води у прийомні отвори відливні і прийомні отвори розносять по довжині судна, розташовуючи останні в ніс від відливних. Відливні забортні отвори розміщуються на днище або на борту, як правило, не менше 300 мм нижче ватерлінії найбільшою опади.

Розрахункова температура забортної води для судів необмеженого району плавання становить 32° С, для криголамів 10° С.

Для останніх перевірочні розрахунки роблять при температурі забортної води 30° С.

Найбільша кількість теплоти відводиться забортної водою в системі охолодження ПТУ, яке складає 55-65% всій виділеної при згорянні палива.

У цих установках теплота, в основному, відводиться при конденсації пари в головних конденсаторах. Середній температурний напір у конденсаторі між теплообменівающіміся середовищами незначний (4-12° С) і залежить від температури забортної води і тиску в конденсаторі. На суднах необмеженого району плавання при розрахунковій температурі забортної води 23-24° С її нагрів становить 4-11° С в залежності від конструкції конденсатора.

У дизельних установках застосовуються двоконтурні системи охолодження прісною і забортної водою. Відведення теплоти від вузлів головних і допоміжних двигунів виробляється безперервно циркулює в системі прісною водою, яка охолоджується забортної водою і водо-водяному холодильнику.

Режим охолодження двигуна визначається різницею температур прісної води на вході в двигун і на виході з нього. Щоб уникнути підвищених термічних напруг під втулці і кришці циліндра і інших деталях двигуна рекомендується такий режим охолодження, при якому надходить у двигун вода має температуру не нижче 55° С, що виключає охолодження двигунів безпосередньо забортної водою через інтенсивне солеотложеній.

Режим охолодження двигуна впливає на ефективність його роботи. З підвищенням температури охолоджуючої води індикаторний ККД двигуна падає, що пояснюється зменшенням коефіцієнта наповнення, періоду затримки займання і швидкості наростання тиску. Разом з тим завдяки зниженню в'язкості масла зменшуються втрати на тертя (механічний ККД зростає) і знос деталей двигуна.

У результаті при зміні температури води від 50 до 150° С спостерігається незначне збільшення ефективного ККД дизеля.

Температурний рівень охолодження впливає на кількість і характер нагарообразования, випадання осаду і окислення масла. З ростом температури прискорюється окислення масла, однак лакообразованіе зменшується.

Таким чином, підвищення температури охолоджуючої води в двигуні супроводжується деяким поліпшенням його показників. Крім того, спостерігається сприятливе з погляду утилізації теплоти перерозподіл потоків вторинних енергоресурсів: кількість теплоти, що відводиться відходять газами, зростає, а охолоджуючої водою - зменшується.

Незважаючи на ряд позитивних факторів найближчим час навряд чи можна чекати застосування високотемпературного охолодження суднових дизелів, оскільки це помітно ускладнило б як сам двигун, так і систему охолодження, і вимагало б забезпечення належної надійності при експлуатації. Крім того, умови населеності в МО помітно погіршилися б через підвищення тепловиділень в навколишнє двигун середу.

Виходячи з цих міркувань, температура води на виході з двигуна обмежується: у головних малооборотних двигунах не більше 60-70 ° С, а в головних середньооборотних і допоміжних 75-85 ° С.

Значна кількість теплоти відводиться водою при охолодженні наддувочного повітря в МОД, в останніх моделях двигунів воно досягає 14% виділеної при згорянні палива.

Теплота в Д У С відводиться і в системі змащення (до 4%), а також передається паливу при охолодженні форсунок. У загальному випадку Д У з МОД втрата теплоти з охолоджувальною водою становить 22-24%.

В результаті вдосконалення двигунів відбувається перерозподіл потоків енергії: знижується частка теплоти з охолоджуючою прісною водою і зростає при охолодженні наддувочного повітря.

У ГТУ, як і в ДК, застосовуються двоконтурні системи водяного охолодження. Для зменшення температур стінок корпусів турбін та радіальних зазорів використовують охолодження прісною водою, що проходить через систему спеціально передбачених каналів. Температурний режим охолодження декілька вище, ніж в двигунах. проміжне охолодження повітря між ступенями компресора здійснюється забортної водою, температура якої на виході з повітроохолоджувача щоб уникнути відкладень не перевищує 40-45° С.

У потужних високоекономічних ПТУ охолодження циркуляційного масла в Маслоохолоджувачі на ходовому режимі проводиться конденсатом, що надходять з головного (і допоміжного) конденсатора.