7.2 Система охлаждения

Система предназначена для охлаждения двигателей и отвода тепла от рабочих жидкостей: масла, воды, топлива и от продувочного воздуха.

Состав системы: насосы (обеспечивают циркуляцию воды в системе), охладители (для отвода тепла в воду), расширительные цистерны (для компенсации объема и удаления воздуха из системы), терморегуляторы (поддерживают температуру воды и охлаждающей жидкости), трубопроводы, приемные кингстоны.

Подача насоса внутреннего контура определяется по формуле:

где к_з = 1,15 – коэффициент запаса подачи;

а_в = 0,2 – доля теплоты, отводимая пресной водой;

b_e = 0,201 кг/кВт^.ч – удельный расход топлива ГД;

Ne = 1324 кВт – мощность ГД;

= 42700 кДж – низшая теплота сгорания топлива;

 = 1000 кг/м³ – плотность воды;

с_в = 4.19 кДж/кг^.град – теплоемкость пресной воды;

t_вп = 10 ^оС – разность температур на входе и выходе из двигателя.

Подача насоса забортной воды определяется по формуле:

где = 1,15 - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение компрессора;

а_м = 0,04 - доля теплоты, отводимая с маслом;

C_вз = 3,98 кДж/кг·град - теплоемкость забортной воды;

t_вз = 17 ^оС - перепад температуры забортной воды.

С целью унификации насосы пресной и забортной воды рекомендуется принимать с одинаковой производительностью. Необходимый напор насосов должен быть не менее 0,25 МПа.

Выбираю насосы с производительностью 100 м³/ч. Тогда мощность,

потребляемая насосом, равна:

где =1,2 - коэффициент запаса мощности,

Q = 100 м³/ч - подача насоса;

H = 300 КПа - напор;

 = 0,7 - к.п.д. насоса.

Поверхность охлаждения холодильника системы охлаждения:

где к = 16800 кДж/м^2.ч^.оС - общий коэффициент теплопередачи для холодильников с турбулизаторами,

Dtср - средняя разность температур,

Dtср = [( t_п’ - t₃’) + (t_п’’ - t₃’’)] /2=[(60 - 33) + (50 - 45)]/2=16 ^оС

t_п’ = 60 ^оС - температура пресной (внутренний контур) воды на выходе из двигателя;

t_п’’ = 50 ^оС -температура пресной (внутренний контур) воды за холодильником;

t₃’ = 33 ^оС - температура забортной воды перед водяным холодильником (после холодильника масла);

t₃’’ = 45 ^оС - температура забортной воды после водяного холодильника.

7.3 Масляная система

Масляная система обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям для уменьшения их трения и для отвода тепла, выделяющегося при трении. В состав оборудования входят расходные, циркуляционные масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработанного масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др. Суммарное количество масла в системе 375 кг, срок службы масла в главных двигателях и вспомогательных дизелях составляет 275 ч.

По назначению масляные насосы разделяются на перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие. Выбор перекачивающего насоса производят исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла.

Определяю параметры перекачивающего насоса:

где V = 2,79 м³ - объем масла;

 = 1 ч - время перекачки;

k = 1,15 - коэффициент запаса.

Для расчёта отводимой теплоты использую формулу:

Q_м=а_м ^. b_e ^. Ne ^. Q_н^р = 0,04 · 0,201 · 1324 · 42700 = 454540 кДж/ч

Подача циркуляционного насоса:

где  = 900 кг/м³ - плотность масла;

c = 1,7 кДж/кг·К - теплоемкость масла;

k = 1,15 - коэффициент запаса по подаче;

T = 10 ^оС - температурный перепад в масляном холодильнике.

Мощность потребляемая насосом:

где H = 200 кПа - напор для СОД;

_н = 0,6 - кпд насоса;

Q = 63 м³/ч - подача насоса;

K_з = 1,2 - коэффициент запаса мощности.

Для очистки масла в систему включается сепаратор.

Поверхность охлаждения масляного холодильника:

где к= 4000 кДж/м^2.ч^.оС - общий коэффициент теплопередачи для холодильников с турбулизаторами,

Dtср - средняя разность температур,

Dtср = [( t_м’ – t_м’’) - (t_в’ – t_в’’)] /2=[(55 - 40) - (30 - 35)]/2=10 ^оС

t_м’ = 55 ^оС - температура масла перед холодильником;

t_м’’ = 40 ^оС -температура масла за холодильником;

t_в’ = 30 ^оС - температура забортной воды перед холодильником;

t_в’’ =35 ^оС - температура забортной воды после холодильника.

Определяю суммарное количество масла, заливаемого в картер двигателей:

где _м = 900 кг/м³ - плотность масла;

k_м = 1,1 - коэффициент мертвого запаса;

k = 2 - количество ГД;

k’ = 2, k’’ =1- количество дизель - генераторов каждого типа;

V_мс - емкость маслосборника ГД;

V_мс = 1,09 ^. Ne ^. 10^-3 = 1,09 · 1324 ^. 10^-3 = 1,44 м³

Ne₁ = 132 кВт – мощность P16E1;

Ne₂ = 70,4 кВт - мощность P60E3;

V’ - емкость маслосборника P16E1;

V’ = 1,09 ^. Ne₁ ^. 10^-3 = 1,09 ^. 132 ^. 10^-3 = 0,14 м³

V’’- емкость маслосборника P88E1;

V’’ = 1,09 ^. Ne₂ ^. 10^-3 = 1,09 ^. 70,4 ^. 10^-3 = 0,076 м³

т

Объем сточно-циркуляционной цистерны:

где Q_v = 63 м³/ч – подача циркуляционного насоса;

z = 15 – кратность циркуляции масла для СОД;

K_з = 1,05 – коэффициент, учитывающий мёртвый запас.

Объем цистерн сепарированного масла:

V_cм = 1,3 V _МС = 1,3 ·1,44 = 1,872 м³