Реферат Жуков / Реферат Жуков (Вариант 2)
.docxФедеральное агентство морского и речного транспорта
Ф
едеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА имени адмирала С. О. МАКАРОВА
______________________________________________________________
ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Кафедра технологии судостроения и энергетических установок
Реферат
По магистерской диссертации на тему «Модернизация системы охлаждения забортной водой»
по дисциплине «Методология и организация научных исследований»
Выполнил: Харитонов Е.А., группа М-11
Проверил: д.т.н. доцент Жуков В.А.
Санкт-Петербург 2025 г.
Введение
Современные суда требуют надежного функционирования всех систем, особенно общесудовых, которые отвечают за поддержание оптимальных условий эксплуатации оборудования. Одной из важнейших таких систем является система охлаждения забортной водой (СОЗВ), обеспечивающая теплоотвод от главных двигателей, генераторов и других механизмов. Эффективная работа СОЗВ напрямую влияет на надежность судна, безопасность его эксплуатации и экономическую целесообразность использования.
Однако эксплуатация в морских условиях связана с рядом проблем, включая снижение теплообмена из-за загрязнения теплообменников, образование кавитации, вызывающее разрушение оборудования, и увеличение затрат на техническое обслуживание. Эти факторы обуславливают необходимость модернизации системы охлаждения, включая улучшение конструкции теплообменников и оптимизацию работы всей системы.
Целью данной работы является модернизация системы охлаждения забортной водой для повышения ее эффективности за счет совершенствования конструкции теплообменных аппаратов и минимизации кавитационных явлений.
Задачи исследования:
Изучить существующие конструкции теплообменных аппаратов, применяемых в системах охлаждения судов, выявить их преимущества и недостатки.
Исследовать механизмы образования кавитации в системе охлаждения и разработать рекомендации по ее снижению.
Объект исследования: система охлаждения забортной водой. Предмет исследования: процессы теплообмена и кавитации в системе охлаждения.
Ожидается, что разработка предложенных мероприятий позволит повысить эффективность теплообмена, снизить риск кавитационного разрушения оборудования и продлить срок службы системы охлаждения.
Раздел 1. Теплообменные аппараты, применяемые на судах
Системы охлаждения забортной водой на судах используют разнообразные теплообменные аппараты для передачи тепла от теплоносителя к окружающей среде. Конструкция и выбор типа теплообменника зависят от требований к мощности, надежности и особенностей условий эксплуатации.
1.1. Основные типы теплообменников
Пластинчатые теплообменники
Представляют собой набор металлических пластин с гофрированной поверхностью, которые образуют каналы для прохода жидкостей. Теплообмен осуществляется через стенки пластин между двумя потоками жидкости.
Преимущества:
Компактность и легкость монтажа.
Высокая эффективность благодаря большой площади теплопередачи.
Недостатки:
Склонность к загрязнению и обрастанию при использовании в морской воде.
Ограниченная долговечность при высоком давлении.
Кожухотрубные теплообменники
Состоят из пучка труб, заключенных в кожух. Один поток жидкости проходит через трубки, другой омывает их снаружи.
Преимущества:
Прочность и надежность конструкции.
Подходит для высокотемпературных и высоконапорных систем.
Недостатки:
Большие размеры и масса. o Сложность в обслуживании.
Трубчатые теплообменники
Применяются для более простых систем с меньшей нагрузкой.
Преимущества:
Простота конструкции. o Относительная дешевизна.
Недостатки:
Низкая эффективность теплообмена.
1.2. Перспективы модернизации теплообменников
Современные технологии предлагают использование материалов с высокой теплопроводностью, таких как сплавы титана, и применение самоочищающихся покрытий для борьбы с загрязнением. Автоматизация управления и диагностики работы теплообменников также способствует повышению эффективности.
Раздел 2. Кавитация и ее влияние на систему охлаждения
Кавитация является одной из основных проблем в системе охлаждения забортной водой. Она возникает из-за локального падения давления, приводящего к образованию паровых пузырьков, которые впоследствии схлопываются, вызывая гидравлические удары.
2.1. Механизм кавитации
Кавитация возникает в результате снижения давления ниже уровня насыщения жидкости, что вызывает образование паровых пузырьков. При их схлопывании образуются ударные волны, которые повреждают поверхности оборудования.
Причины кавитации:
Высокая скорость потока жидкости через узкие каналы теплообменников.
Падение давления на входе в насос.
Неправильная конструкция системы или ее элементов.
2.2. Последствия кавитации
Разрушение оборудования: Повреждение поверхностей насосов, теплообменников и трубопроводов.
Снижение эффективности системы: Ухудшение теплопередачи из-за эрозии поверхностей.
Увеличение эксплуатационных расходов: Частые ремонты и замена поврежденных компонентов.
2.3. Меры по снижению кавитации
Для предотвращения кавитации используются следующие методы:
Оптимизация конструкции системы: Увеличение диаметра трубопроводов, улучшение переходов между элементами системы.
Выбор насосов с высоким коэффициентом кавитационного запаса (NPSH): Это позволяет избежать падения давления ниже критического уровня.
Использование современных материалов: Применение износостойких покрытий и материалов, устойчивых к кавитации.
Систематическое техническое обслуживание: Регулярная очистка фильтров и теплообменников от загрязнений.