Лекция №29. СУДОВЫЕ НАГНЕТАТЕЛИ И ИХ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (2 часа)

Цель занятия: занятия направлены на формирование компетенций

ПК-1. Способен осуществлять безопасное техническое использование, техническое обслуживание, диагностирование и ремонт судового электрооборудования и средств автоматики в соответствии с международными и национальными требованиями в части знания устройства и принципа работы элементов судовых электроприводов (З-2.1).

ПК-10. Способен осуществлять наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (З-4.1).

Результаты обучения по дисциплине должны обеспечить достижение обучающимися требуемой в соответствии с Таблицей A-III/6 Кодекса ПДНВ компетентности в сфере:

Наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (Судовые электроприводы).

Методические материалы:

1.Савенко А.Е. Судовые электроприводы: учебное пособие для курсантов специальности

26.05.07Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики и направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / А.Е. Савенко - Керчь: ФГБОУ ВО КГМТУ, 2019.- 208 с.

2.Набор слайдов с иллюстрациями по теме лекции.

Учебное оборудование:

Аудитория, комплектованная учебной мебелью, доской и видеопроекционным оборудованием для презентаций, средствами звуковоспроизведения, экраном.

Последовательность изложения учебного материала:

Судовые нагнетатели и их рабочие характеристики

В настоящее время практически все вспомогательные механизмы электрифицированы. Кроме экономии в расходе топлива, электропривод вспомогательных механизмов обеспечивает большую готовность к действию и возможность дистанционного управления и автоматического пуска механизма, в зависимости от режима работы установки.

Электропривод должен обеспечить:

1)надежность действия и простоту обслуживания;

2)легкость пуска;

3)возможность дистанционного управления и автоматический пуск двигателя, в зависимости от режима работы установки;

4)высокую экономичность работы при нормальном режиме и при регулировании;

5)легкость регулирования.

Вспомогательные электромеханизмы обычно состоят из приводного электродвигателя и исполнительного механизма (насос, вентилятор и т.д.). В свою очередь, исполнительный механизм связан с сетью трубопроводов или воздухопроводов, арматурой и резервуарами.

Работа исполнительного механизма и приводного двигателя в значительной степени определяется характером и назначением судовых систем.

По назначению вспомогательные механизмы делятся на две основные группы:

1)вспомогательные механизмы судовых силовых установок;

2)вспомогательные механизмы систем.

По принципу действия насосы подразделяются на лопастные, центробежные, объемные и электромагнитные.

228

Механизмы для перемещения воздуха или газа, в зависимости от величины напора, именуются вентиляторами, если напор Н ≤ 0,15 атм, воздуходувками – при Н = 0,15–2,5 атм и компрессорами – при Н > 2,5–3 атм.

Судовыми системами называется совокупность напорных средств, механизмов, трубопроводов, арматуры и приводов управления, предназначенных для перемещения по кораблю жидкостей и газов, поддержания заданного давления и температуры, необходимых для обеспечения всех нужд судна.

Большую группу всех механизмов составляют насосы.

Если насос расположен ниже уровня жидкости, подлежащей перемещению, и сообщает ей энергию, достаточную для того, чтобы она могла подняться с уровня всасывания до уровня нагнетания и преодолеть гидравлическое сопротивление, встречаемое в нагнетательном и отливном трубопроводах, а также атмосферное давление на уровне отливного отверстия, то он работает без подпора.

Если насос расположен выше уровня жидкости, то он должен создать пониженное давление во всасывающем трубопроводе и сообщить жидкости энергию, достаточную для подъема ее на определенную высоту и преодолеть все гидравлические сопротивления и давление жидкости в расходном баке, то он работает с подпором.

Работа насоса в системе характеризуется уравнением Бернулли, основанном на законе сохранения энергии в применении к несжимаемой движущейся жидкости:

где Н – высота точки относительно выбранной плоскости сравнения в «М», или потенциальная энергия жидкости; Р/γ – потенциальная энергия давления; представляет собой высоту столба

– кинетическая энергия жидкости; представляет собой высоту, с которой должна падать жидкость, чтобы в конце своего падения приобрести скорость v; Н – энергия, теряемая на преодоление сопротивления при движении от одного сечения к другому.

Первый член уравнения характеризует геометрический напор или высоту. Второй – пьезометрический напор или высоту. Третий – скоростной напор или высоту. Четвертый – напор, теряемый в гидравлических сопротивлениях. Поэтому полный напор, или полное сопротивление, который должен преодолеть насос или вентилятор:

где Нст – статическое противодавление емкости, в которую подается жидкость, или же статическая высота подачи жидкости; Нт – сопротивление трения в трубопроводе; Нм – местное сопротивление в поворотах труб, в арматуре и т.д.

Потери в трубопроводе

Чем больше скорость движения жидкости и чем длиннее трубопровод «l», тем больше сопротивление трения.

Сопротивление трения в прямолинейном участке трубопровода:

где Р – перепад давления, кГ/м2; γ – объемный вес жидкости, кГ/м3; v – средняя скорость жидкости или газа, м/сек; g – ускорение силы тяжести, м/сек2; ξ – коэффициент, характеризующий сопротивление трения в трубопроводе.

Для круглого трубопровода

229

где – коэффициент трения; l – длина трубопровода; d – диаметр трубопровода, м. Если трубопровод или воздуховод имеет прямоугольное сечение, то

где а и b – размеры сторон прямоугольного сечения.

Если жидкость движется без завихрений, то это ламинарное движение и сопротивление растет пропорционально ее скорости.

Если движение турбулентное (с завихрениями), сопротивление растет пропорционально

Введя понятие кинематического коэффициента вязкости:

получим

230

То есть при ламинарном движении сопротивление трения резко уменьшается с увеличением диаметра трубы и растет пропорционально увеличению вязкости жидкости и ее расходу (при t = 20 C для воды υ = 1,01, для дизтоплива – 8, для масла моторного – 520 и для воздуха – 14,9).

Для турбулентного движения в гладком трубопроводе:

Вязкость в градусах Энглера υ ≈ 7,6∙10-6˚Е м/с2.

Если расход воды колеблется в широких пределах, приближенно можно считать λ = 0,025. В шероховатых трубах сопротивление примерно в 1,2–2 раза больше, чем в гладких.

Потери напора из-за местных сопротивлений (краны, клапана, задвижки, повороты и т.д.):

где ξ – коэффициент местного сопротивления, определяемый экспериментально. Для колена под 90

где R – радиус закругления.

Для тройников ξ = 1÷3; для сеток 5÷10.

При расчетах часто пользуются понятием эквивалентной длины прямолинейного трубопровода, потери в котором равны потерям в заданном местном сопротивлении.

Так как d равно const, заменив v2 на Q2 , получим

Строим характеристику.

231

Контрольные материалы для проверки усвоения учебного материала:

232

233

234