![](/user_photo/_userpic.png)
- •Расчет и выбор оборудования систем сэу
- •180100 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника
- •Введение
- •1. Выбор оборудования и устройств систем сэу
- •2. Система сжатого воздуха
- •Расчетные характеристики тифонов
- •3. Система охлаждения
- •4. Масляная система
- •Расчетные характеристики масляных цистерн
- •5. Топливная система
- •6. Газовыпускная система
- •7. Библиографический список
Расчетные характеристики тифонов
Типы судов |
Условный проход, мм |
Тон звука |
Расход
свободного
воздуха
|
Малые речные и СПК Речные толкачи, грузовые и крупные пассажирские Мелкие и средние морские Крупные морские |
10
15 25 32 |
Альт
Тенор Баритон Бас |
1
3 6 7 |
Общая емкость баллонов для тифона и хозяйственных нужд по опытным данным, в зависимости от размеров судна, составляет на малых судах 0,2…2 м3, средних 3…5 м3 и крупнотоннажных до 10м3.
После выбора характеристик тифонов по табл. 1 и выполнения соответствующих расчетов выбирается тифонный баллон и приводятся его основные характеристики. Рекомендуемая по ГОСТ 28522 стандартная емкость баллонов составляет 40, 50, 63, 80, 100, 160, 200, 250 и 400 литров, рабочее давление – до 6,3 МПа.
Компрессоры.
В соответствии с Правилами Регистра на
судне должно быть не менее двух
компрессоров одинаковой производительностью
(один резервный с независимым приводом).
Производительность компрессора
определяется из условия заполнения
пусковых баллонов за время
1
ч
от давления Pmin,
при котором возможен последний пуск и
маневр, до рабочего давления
P:
м3/ч,
где
-
суммарный
объем принятых к установке пусковых
баллонов главного двигателя, м3.
Если в установке имеется больше двух компрессоров, их суммарная подача должна быть достаточной для заполнения в течение 0,5 ч всех баллонов от Pmin до начального рабочего Р.
Сепаратор масла и воды. Воздух для заполнения баллонов обычно забирается из помещения МКО и в нем всегда присутствуют пары воды топлива и масел, которые при попадании в цилиндры двигателя при пуске отрицательно сказываются на работе двигателя. Поэтому в трубу между компрессором и баллоном сжатого воздуха всегда должен быть установлен сепаратор масла и воды.
3. Система охлаждения
Система охлаждения предназначена для подачи рабочей жидкости на охлаждение деталей механизмов, аппаратов, устройств и рабочих сред (воды, масла, воздуха, топлива и др.) в теплообменных аппаратах.
В судовых дизельных установках применяются два типа систем охлаждения – проточная и замкнутая. Проточная система охлаждения забортной водой используется для двигателей небольшой мощности, их редукторов, компрессоров сжатого воздуха, подшипников и практически для всех теплообменников. Замкнутая система (внутренний контур) обычно используется для отвода теплоты от деталей двигателей, а проточная система (внешний контур) в этом случае служит для охлаждения рабочих сред, циркулирующих во внутреннем контуре.
В качестве охлаждающей жидкости используется забортная и пресная вода, масла, легкие сорта топлив и в некоторых случаях воздух. В последнее время в связи с разработкой двигателей с высокотемпературным охлаждением во внутреннем контуре стали применяться охлаждающие жидкости типа «Тосол».
Прежде чем приступить к расчету, нужно дать краткое описание системы: назначение, состав оборудования (донная арматура, фильтры, насосы, холодильники, расширительные бачки и др.), тип системы охлаждения, материал труб и арматуры, контрольно-измерительные приборы, способ охлаждения автономных компрессоров и дейдвудных подшипников.
Кингстоны. В машинном отделении должно быть не менее двух приемных кингстонов. Причем один кингстон устанавливают на днище судна, а другой на борту или на ящике забортной воды. Кингстоны соединяют между собой и воду отбирают от соединительной перемычки. На линии охлаждающей воды устанавливают парные фильтры. Насосы пресной (внутреннего контура) и забортной воды, а также холодильник на судах речного флота обычно навешены на двигатель, поэтому их не рассчитывают и не выбирают. На судах морского флота эти насосы часто автономные, и в этом случае необходимо определить потребную подачу и выбрать насос.
Насосы. Подачу насоса пресной (внутреннего контура) воды определяют по формуле
,
м3/с,
где
kз
= 1,2…1,3 - коэффициент запаса подачи; a
-
доля теплоты, отводимая
пресной
(внутреннего контура) водой от всего
количества теплоты, введенного с
топливом, определяемая по формуле:
;
-
плотность воды, равная 1000…1030 кг/м3;
c
=
4,19 кДж/кг·К
- теплоемкость пресной воды; Δt
– разность температур воды на входе и
выходе из двигателя, принимаемая 10…12
оС,
-
удельный расход топлива двигателя,
кг/кВт·ч;
-
номинальная мощность двигателя, кВт;
-
низшая теплота сгорания топлива (можно
принять равной 42700 кДж/кг),
- эффективный КПД двигателя, определяемый
по формуле
.
Подача насоса забортной воды рассчитывается по формуле
,
м
/c,
где
kз
= 1,4...1,5 - коэффициент запаса, учитывающий
расход забортной воды на охлаждение
компрессоров, дейдвудных подшипников
и т.д., ам
- доля теплоты, отводимая с маслом,
рассчитанная по формуле
;
=
4,19 кДж/кг∙К - теплоемкость пресной
забортной воды, если вода соленая, то
её можно принять равной 4 кДж/кг∙К;
Δt
– расчётный перепад температуры
забортной воды, равный 15...20 °С.
С целью унификации насосы пресной и забортной воды рекомендуется принимать с одинаковой подачей. Необходимое давление насосов Р должно быть не менее 200…300 кПа.
Мощность N, кВт, потребляемая насосом:
где
Q
- подача насоса, м3/с;
Р
- давление, кПа; ηн
-
КПД насоса; k
-
коэффициент запаса мощности, равный
1,3…1,5 при мощности
электродвигателя до 4 кВт и 1,1…1,2 при
мощности свыше 4 кВт.
Теплообменники. Поверхность охлаждения холодильника системы охлаждения определяется по формуле
,
м2,
где k - коэффициент теплопередачи, который составляет для холодильника без турбулизаторов: трубчатый с d = 10…15 мм k = 1,4 кВт/м2∙К, трубчатый с d < 10 мм k = 3 кВт/м2∙К; с турбулизаторами в круглых трубках или плоскими трубками k ≤ 4,7 кВт/м2 ∙К; Δtср- средняя логарифмическая разность температур:
,
при
;
oC,
где
- температура пресной (внутреннего
контура) воды на выходе из двигателя,
равная 60…65 °С для МОД и 75…90 °С для СОД
и ВОД;
–
температура пресной (внутреннего
контура) воды за холодильником, принимаемая
на 8…10°С меньше температуры за двигателем;
- температура забортной воды перед
водяным холодильником равная 33…35 °С
(после масляного холодильника);
- температура забортной воды после
водяного холодильника, равная, 45…50 oС.
Расширительные баки. Во время работы двигателя из-за изменения температуры происходит изменение объема рабочего тела во внутреннем контуре. Для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для возмещения потерь вследствие испарения или утечек служит расширительный бак, соединенный с трубопроводом внутреннего контура системы охлаждения. В таком случае внутренний контур системы охлаждения не является герметически замкнутым, так как вода в расширительном баке сообщается с атмосферой. В настоящее время, в связи с внедрением в двигателестроении высокотемпературного охлаждения, когда внутри системы поддерживается повышенное давление, внутренний контур выполняется герметически замкнутым и рабочее тело напрямую с атмосферой не сообщается. Такие двигатели для компенсации температурных изменений объема рабочего тела комплектуются расширительными баками особой конструкции, обычно внутри с эластичной мембраной и надмембранной полостью, заполненной сжатым воздухом.
Емкость атмосферного расширительного бака по опытным данным составляет 100…150 л на каждые 1000 кВт мощности двигателя
=
м3.
Емкость мембранных баков рассчитывается по методикам заводов-изготовителей.
Утилизация теплоты, внутреннего контура. Теплоту внутреннего контура, которая составляет 10…15% от всей теплоты топлива, можно использовать, например, для производства пресной воды в опреснительных установках, в системе отопления, подогрева топлива в танках и др.