- •1. Общие требования и порядок выполнения проекта
- •1.1. Цель проекта
- •1.2. Содержание и оформление курсового проекта
- •1.3. Контроль выполнения и защита курсового проекта
- •2. Выбор и обоснование типа сэу, главных двигателей, типа главной судовой передачи и числа линий валопровода.
- •2.1. Обоснование выбора типа сэу
- •2.2. Выбор главных двигателей
- •V – скорость судна, м/с; - пропульсивный кпд комплекса винт - корпус судна определяется по формуле:
- •2. 3. Выбор числа валов
- •2.4. Выбор типа передачи
- •2.5. Расчёт передачи мощности к движителям
- •3. Выбор вспомогательных механизмов, оборудования и устройств систем сэу
- •3.1. Выбор сэс
- •3.2. Выбор системы теплоснабжения
- •3.3. Выбор оборудования и устройств систем сэу
- •3.3.1. Система сжатого воздуха
- •3.3.2. Система охлаждения
- •3.3.3. Масляная система
- •3.3.4. Топливная система
- •3.3.5. Газовыпускная система
- •3.4. Специальные системы танкеров
- •4. Определение приближённой массы сэу и энергетических запасов. Определение центра масс сэу
- •5. Компоновка и расположение сэу. Основные показатели сэу
- •6. Список использованных источников
- •Курсовой проект
- •Ориентировочные значения кпд валопровода ηв, агрегатов передачи ηа и передачи в целом ηп.
3.2. Выбор системы теплоснабжения
Вспомогательные автономные, утилизационные и комбинированные котельные установки служат для обеспечения горячей водой или паром низких параметров на стояночных и ходовых режимах различных судовых потребителей. Выбор типа котла зависит от назначения судна, типа и мощности главных двигателей, принятой степени утилизации теплоты уходящих газов, потребной паро- или теплопроизводительности, параметров вырабатываемого теплоносителя (температуры и давления пара или температуры горячей воды). В общем случае суммарное количество теплоты на судовые нужды складывается из расходов теплоты на отопление помещений, санитарно-бытовые нужды, подогрев масла, топлива, а на танкерах, кроме того, на подогрев груза и воды для мытья танков.
Расчет выполняется в определенном порядке. Выбирают и обосновывают схему теплоснабжения судна (возможны варианты с применением в качестве теплоносителя пара или горячей воды). При выборе типа котла можно руководствоваться опытом эксплуатации построенных судов, а также следующими соображениями. Обычно на судах морского флота независимо от типа судна и СЭУ, а также на всех танкерах, где имеется большое количество различных потребителей теплоты и пара, целесообразно устанавливать паровые котлы. Для большинства грузовых и грузопассажирских судов, толкачей предпочтительней схема с применением горячей воды. На судах мощностью выше 220 кВт, как правило, для покрытия потребностей в теплоте в ходовых режимах устанавливают утилизационные котлы, использующие теплоту выпускных газов главных двигателей (ДВС и ГТД (в некоторых случаях используют теплоту воды внутреннего контура системы охлаждения двигателей). В этом случае для покрытия потребности в теплоте на режимах стоянок необходима установка на судне автономного котла. Для подогрева груза на танкерах устанавливают специальные автономные паровые котлы. Автономные котлы должны использовать тот же сорт топлива, что и главные двигатели.
В котельной установке может быть предусмотрено раздельное использование автономных и утилизационных котлов или их блокировка для совместной работы. В этом случае применяют однотипные паровые или водогрейные автономные и утилизационные котлы.
Далее производится расчет общего максимального потока теплоты на судне, Вт.
Поток энергии на отопление помещений, Вт:
где ∑F- площадь поверхности стенок отапливаемых помещений, м2; k - общий коэффициент теплопередачи через стенку, для многослойной наружной стенки жилых помещений, k = 0,7...1,0 Вт/(м2·К); t - разность температур внутри помещений и за стенкой. В расчётах можно принять: температуру наружного воздуха -5 ...+12°С, температуру внутри кают +20°С, душевых +25°С, машинных помещений не ниже +12°С, температуру забортной воды +1,0 ...+1,5°С.
В первом приближении можно произвести упрощенный расчет Qот, основанный на эмпирических зависимостях расхода теплоты на отопление помещений от основных характеристик судна. Эти зависимости имеют следующий вид:
- для буксиров-толкачей Qот = 7000+17,5
где - суммарная мощность главных двигателей, кВт;
-для сухогрузных судов и танкеров Qот=23300+11,7Gс,
где Gс - грузоподъемность судна, т;
- для пассажирских судов Qот= 350(6,5zк +5zп),
где zп - количество пассажиров на судне,чел.; zк - количество членов команды,чел.
Потребный поток теплоты на санитарно-бытовые нужды, Вт:
Qсб = (zп+ zк)(qвм + qвп),
где qвм - расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды в единицу времени на одного человека, который составляет: на пассажирских судах 350 ...
460 Вт/чел., на буксирах-толкачах и грузовых судах 500 ... 750 Вт/чел.; qвп - удельный расход теплоты на приготовление кипячёной питьевой воды составляет на пассажирских судах 100 ... 120 Вт/чел., на толкачах и грузовых судах 110... 120 Вт/чел.
Потребный поток теплоты на подогрев топлива, масла и другие технические нужды, кроме подогрева груза для наливных судов, Вт:
Qпт = (0,14...0,15)(Qот + Qc6).
Для подогрева нефтепродуктов в танках танкеров обычно применяют специальный паровой котел.
Потребный поток теплоты кВт, для подогрева высоковязких нефтепродуктов в танках определяется по выражению
где Qгр - поток теплоты при охлаждении нефтепродукта на судне во время рейса, кВт; т - КПД транспортировки теплоты, равный отношению теплоты, подведенной к нефтепродукту, к теплоте, израсходованной на эти цели: - 0,75...0,82 при паровом подогреве без возврата конденсата; - 0,90...0,92 - с возвратом конденсата; = 0,95 - для электроподогревателей.
Поток теплоты определяется по формуле
где kw, kв - коэффициенты теплопередачи соответственно от нефтепродукта к воде и окружающему воздуху,
кВт/(м2·К); tw, tв - температуры окружающей среды (соответственно воды и воздуха), как и ранее, она принимается минимальной в условиях эксплуатации данного судна, °С; - площади поверхностей охлаждения, граничащие соответственно с водой и воздухом, м2.
Рекомендуемые для расчета коэффициенты теплопередачи при охлаждении нефтепродукта в корпусе судна приведены в табл. 1.
Таблица 1
Тип обшивки бортов и днища |
kw, |
kв |
Одинарная |
0,0062 |
0,0036 |
Двойная |
0,0024 |
0,0035 |
Площади поверхностей охлаждения в м2 принимаются
пропорционально грузоподъемности судна:
Fw = (0,30...0,35)G и Fв = (0,25...0,30)G, где G - грузоподъемность танкера, т.
Расчёт общего потока теплоты, потребного на судне, производится в табличной форме (табл. 2). В таблице загрузки для всех потребителей теплоты в ходовом и стояночном режимах коэффициент kз = 0,5...0,9.
При расчете фактического потока теплоты учитывается коэффициент запаса kс = 1,1 и коэффициент одновременности ,который принимается равным для ходового режима 0,8...0,9, а для стояночного – 0,7...0,8.
Фактический потребный поток теплоты в ходовом режиме Qх = kc ko ∑Qoх; в стояночном режиме –
Qc = kcko∑Qoc.
По общей величине потока теплоты, потребляемой на судне, производят расчет мощности источников теплоты и их подбор. В качестве источника теплоты на судах используются утилизационные котлы, автономные котлоагрегаты и калориферы.
Максимальный поток теплоты выпускных газов
Qук, кВт, который может быть утилизирован, определяется по формуле, кВт,
где - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы:
; -коэффициент, учитывающий
потери теплоты в окружающую среду и загрузку ДВС; -низшая рабочая теплота сгорания топлива,кДж/кг; -минимальная температура выпускных газов УК и температура воздуха внутри машинного помещения; -коэффициент избытка воздуха ДВС (для СОД и для ВОД); -теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг; - удельная теплоёмкость газов, кДж/кг·К; -удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч; - суммарная мощность главных двигателей, кВт.
Если Qук >, то мощность утилизационного котла принимается равной.
Если Qук <, то мощность утилизационного котла принимается равной Qук и недостающая часть теплоты на ходовом режиме обеспечивается работой автономного котлоагрегата.
Мощность автономного котлоагрегата должна быть достаточной для обеспечения всех нужд судна в теплоте при любом режиме работы утилизационного котла, следовательно, он должен быть выбран по максимальной величине из двух определенных с помощью таблицы фактически потребных потоков энергии, т. е., или по, или по .
Таблица 2
Потреби- тели теплоты
|
Максималь-ный поток теплоты |
Режим работы судна | |||
Ходовой |
Стояночный | ||||
Коэффи- циент загрузки kз |
Потребный поток энергии |
Коэффи- циент загрузки, kз |
Потребный поток энер-гии | ||
Отопление |
|
|
|
|
|
Приготов-ление горячей воды |
|
|
|
|
|
Подогрев топлива, масла и пр. нужды |
|
|
|
|
|
Итого: |
|
|
∑Qох |
|
∑Qос |
В зависимости от принятой схемы снабжения судна теплотой из соответствующего источника по величине теплового потока подбирают автономные и утилизационные котлы. Производительность котлов по теплоносителю в кг/ч определяют по уравнению
Dк=3600Qк/∆h, где Qк- тепловой поток котла, кВт; ∆h – прирост энтальпии пара (воды) в котле, кДж/кг.
На судах мощностью свыше 1450 кВт следует рассмотреть возможность установки турбогенератора, работающего в ходовом режиме от утилизационных котлов. В этом случае утилизационные и автономные котлы должны быть паровыми, а автономный котёл при этом выбирают без учёта потребления пара турбогенератором. Количество пара, которое необходимо для работы турбогенератора, подсчитывают по его удельному расходу на 1 кВт выработанной энергии, составляющему 11…13 кг/(кВт·ч). Давление пара в котле принимают равным (6…9)102 кПа.