Добавлен: 02.12.2023
Просмотров: 184
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
рц ≈ kот. Для дизельного (дистиллятного) топлива отстойные цистерны не предусматриваются; в подобных случаях емкость расходных цистерн должна быть увеличена до расчетной емкости отстойных цистерн. Однако видно, что расчетная емкость расходных цистерн дистиллятного топлива оказывается выше, чем отстойных.
Емкость расходных цистерн котельной установки определяется из условия обеспечения работы котла в течение времени, необходимого для отстоя топлива, а для судов с классом автоматизации А1 или А2 емкость расходной цистерны ВКУ должна быть достаточной для работы кота в течении 20 часов. Как указывалось, время отстоя мазута составляет 20 часов; тогда выполнение обоих требований обеспечивается при емкости РЦ:
9. Расчет системы смазки СЭУ.
9.1. Насосы.
На судне должен быть один маслоперекачиваюший насос, подача которого не регламентируется. В зависимости от мощности СЭУ и запасов масла на борту подача маслоперекачивающего насоса составляет 3-15 м3/ч.
Циркуляционные системы смазки ГД должны быть оборудованы двумя насосами (один из них резервный). В двухмашинных установках резервный насос может быть один на два ГД, если его подача достаточна для нормальной работы каждого из двигателей.
Подача циркуляционного насоса оговаривается заводом-изготовителем двигателя. Если таких данных нет, то ее определяют из условий отвода теплоты трения (в кДж/ч):
и теплоты охлаждения поршней, кДж/ч:
где aгдтр - доля теплоты трения ГД, отводимая маслом, принимаем aтр=0,45;
гдм - механический КПД ГД, принимаем м=0,88;
aгдпш - доля теплоты сгорания топлива, отводимая маслом от поршней ГД, принимаем aгдпш=0,05. Принимается, что охлаждение поршней маслом предусматривается для всех дизелей со средним эффективным давлением свыше 0,8 МПа, для других: Qпш = 0;
Qрн = 42700 кДж/кг– низшая теплота сгорания топлива.
Подача циркуляционного насоса, м3/ч:
,
где Кгдзмо=1,5 - коэффициент запаса подачи;
Ссм - теплоемкость масла, принимаем Ссм=2,4 кДж/(кг·К);
см - плотность масла, принимаем см=850 кг/м3;
tмо2, tмо1 –температура масла на выходе из двигателя и маслоохладителя соответственно, (tгдмо2-tгдмо1)=10 0С;
Qгдм = Qгдтр + Qгдпш.
Насосы смазки главной судовой передачи.
Их производительность определяется аналогично:
,
где количество отводимого от ГП тепла, кДж/ч:
Qгпм = 3600 агп Nгдe (1 – ηгп),
где агп – доля тепла трения главной передачи, отводимая маслом, примем агп = 0,4; ηгп – кпд главной передачи, примем ηгп = 0,96, Кгпзмо = 1,5.
9.2. Охладители масла.
Охладители масла обычно не резервируются, хотя имеются рекомендации к установке на судне двух охладителей масла, каждый из которых может обеспечить работу ГД при нагрузке до Ne = 0,55 Ne ном. При этом на малых нагрузках используется один, а на больших - два маслоохладителя.
Площадь поверхности теплообмена маслоохладителя должна быть достаточной для отвода теплоты трения и теплоты масла, воспринятой при охлаждении поршней:
,
где Кгдмо – коэффициент теплопередачи; примем Кгдмо = 0,8 кВт/(м2·К).
Температурный напор определяется температурами масла и забортной воды на входе и выходе из охладителей:
,
Значение tгдмо1 обычно принимают равным 55-65 С, tгдмо2- ниже на 5-10 °С, tзв1 = 32 °С, а степень ее подогрева не более 7-15 °С.
9.3. Подогреватели масла.
Для подогрева масла перед запуском ГД и перед сепарацией можно использовать один подогреватель. Площадь его поверхности должна быть достаточной для передачи тепла (в кДж/ч):
Qгдмп = Gм ·Ссм·(tгдмп2 - tгдмп1)·ρсм ,
где Gм - количество подогреваемого масла, кг/ч;
tгдмп1, tгдмп2 – начальная и конечная температуры масла ГД, 0С.
Температурный напор в подогревателе:
,
где tsп=150 оС – температура насыщения греющего пара.
Площадь поверхности нагрева, м3:
,
где Ксмп = 0,15 кВт/(м2·К)
9.4 Сточно-циркуляционные цистерны
Емкость цистерны должна быть достаточной для размещения всего находящегося в системе масла при ее заполнении на 6070 . Количество масла в системе определяется кратностью циркуляции масла. Она составляет 4050 для среднеоборотных дизелей.
Емкость цистерны, м3:
,
где Qгдцм - подача циркуляционного насоса, м3/ч;
Ксц=1,03-коэффициент, учитывающий загромождение цистерны арматурой;
nгдц - кратность циркуляции, ч-1; примем для СОД: nц=40.
10. Расчет системы охлаждения СЭУ.
10.1. Циркуляционные насосы пресной воды.
В системе охлаждения двигателя должны быть установлены два циркуляционных насоса пресной воды. В многомашинных СЭУ может быть установлен один резервный насос для всех ГД, обеспечивающий работу любого из ГД с максимальной нагрузкой.
В неавтоматизированных СЭУ допускается установка одного резервного насоса для систем пресной и забортной воды.
Если ГД имеет навешенный насос пресной воды, то достаточно одного резервного насоса пресной воды.
Если каждый из вспомогательных двигателей имеет самостоятельный насос водяного охлаждения, то их резервирования не требуется.
Расход воды на главные и вспомогательные двигатели устанавливается заводом-изготовителем. Если таких данных нет, то расход воды на охлаждение оценивают по выражению:
,
где kз - коэффициент запаса, принимаем kз=1,2;
aв - доля теплоты сгорания топлива, отводимая в пресную воды, принимаем aв=0,15;
Qнр=42700 Дж/кг – низшая теплота сгорания топлива;
Спр=4,19 кДж/(кг·К) - теплоемкость воды;
tгдпр1 и tгдпр2 – температура воды на входе в двигатель и на выходе из двигателя,60 и 75 оС соответственно; (tпр1 – tпр2) = 15 оС.
При охлаждении поршней пресной водой, подаваемой тем же насосом, необходимо учитывать тепло, отводимое от них в количестве 0,04-0,06 теплоты сгорания топлива.
Все вышесказанное относится и к автономной системе охлаждения форсунок. В многомашинных СЭУ эти системы целесообразно объединить.
Напор циркуляционных насосов пресной воды равен 0,2-0,3 МПа, а в случае охлаждения поршней достигает 0,8 МПа. В системе охлаждения форсунок напор равен 0,20-0,25 МПа.
10.2. Циркуляционные насосы забортной воды.
Требование к количеству насосов пресной воды распространяется и на насосы охлаждения забортной воды. Подача каждого из них зависит от числа объектов охлаждения и способа их включения в систему. В общем виде подача циркуляционных насосов устанавливается из условия отвода тепла от всех объектов охлаждения при заданных температурных режимах. Ориентировочно, удельный расход забортной воды составляет qзв = 60л/(кВт·ч), следовательно, подача насоса, м3/ч:
Qгдзв=qзв·Nгдe 10-3.
10.3. Охладители пресной воды.
Количество тепла, необходимое для охлаждения воды, кДж/ч:
Qгдв =Qгдпр·Спр(tгдпр2-tгдпр1)·ρв.
где плотность пресной воды ρв = 1000 кг/м3.
Температурный напор:
.
где температуры забортной и пресной воды – см. п. 8.3.1 и 8.2.2.
Площадь теплопередающей поверхности охладителя пресной воды:
,
где Kв - коэффициент теплопередачи от воды к воде, принимаем Кв=2,5 кВт/(м2·К).
10.4. Расширительные цистерны.
Объем расширительных цистерн должен быть не менее 10 объема системы охлаждения пресной воды. При этом одна и та же цистерна может быть подключена к системе охлаждения нескольких как главных так и вспомогательных двигателей при соответствующем увеличении ее объема. Объем системы охлаждения можно оценить по удельному расходу пресной воды, который по статистическим данным составляет ·qпв = 50л/(кВт·ч). Тогда емкость расширительной цистерны ГД:
Vгдрц=0,1·qпв·Nгдe .
11. Расчет системы сжатого воздуха СЭУ.
11.1. Воздухохранители.
Запас сжатого воздуха для запуска ГД должен содержаться не менее чем в двух воздухохранителях или в двух группах воздухохранителей, причем в каждом из них должно быть не менее половины требуемого количества воздуха на 12 пусков каждого реверсивного ГД.
В случае установки на судне винта регулируемого шага запас воздуха может быть уменьшен, но при этом его должно быть достаточно не менее чем для 6 пусков, при наличии на судне более двух ГД - не менее чем для 3 пусков каждого из них. Для запуска вспомогательных дизелей предусматривается один воздухохранитель, объем которого был бы достаточным для 6 пусков самого мощного из них. Кроме того, должна быть предусмотрена возможность запуска вспомогательных двигателей от одного из воздухохранителей ГД.
Суммарный объем воздухохранителей ГД:
,
где gгдв=8 м3/м3- удельный расход воздуха на запуск ГД, м3 на 1 м3 рабочего объема;
Z - число пусков;
i - число ГД;
рo = 0,1МПа - атмосферное давление;
р = 3 МПа - рабочее давление в баллонах;
рmin = 1 МПа - минимальное давление для пуска ГД;
ΣVгдh – cуммарный рабочий объем цилиндров ГД.
Емкость воздухохранителей для вспомогательных двигателей определяется аналогично.
Для аварийного дизель-генератора предусматриваются два воздухохранителя, каждый емкостью, достаточной для трех пусков. При наличии электро-стартерного пуска достаточно установить один баллон указанной емкости.
На судах с относительно высоким потреблением сжатого воздуха на производственные нужды предусматривают специальные воздухохранители для хозяйственных нужд.
11.2. Воздушные компрессоры.
На судах неограниченного района плавания необходимо установить два компрессора, один из которых может быть навешенным. В этом случае подача автономного компрессора должна составлять не менее 50 % от общей.
Общая производительность компрессоров должна обеспечивать заполнение воздухом (в течение 1 часа) всех воздухохранителей ГД, при этом давление изменяется от атмосферного давления
Емкость расходных цистерн котельной установки определяется из условия обеспечения работы котла в течение времени, необходимого для отстоя топлива, а для судов с классом автоматизации А1 или А2 емкость расходной цистерны ВКУ должна быть достаточной для работы кота в течении 20 часов. Как указывалось, время отстоя мазута составляет 20 часов; тогда выполнение обоих требований обеспечивается при емкости РЦ:
9. Расчет системы смазки СЭУ.
9.1. Насосы.
На судне должен быть один маслоперекачиваюший насос, подача которого не регламентируется. В зависимости от мощности СЭУ и запасов масла на борту подача маслоперекачивающего насоса составляет 3-15 м3/ч.
Циркуляционные системы смазки ГД должны быть оборудованы двумя насосами (один из них резервный). В двухмашинных установках резервный насос может быть один на два ГД, если его подача достаточна для нормальной работы каждого из двигателей.
Подача циркуляционного насоса оговаривается заводом-изготовителем двигателя. Если таких данных нет, то ее определяют из условий отвода теплоты трения (в кДж/ч):
и теплоты охлаждения поршней, кДж/ч:
где aгдтр - доля теплоты трения ГД, отводимая маслом, принимаем aтр=0,45;
гдм - механический КПД ГД, принимаем м=0,88;
aгдпш - доля теплоты сгорания топлива, отводимая маслом от поршней ГД, принимаем aгдпш=0,05. Принимается, что охлаждение поршней маслом предусматривается для всех дизелей со средним эффективным давлением свыше 0,8 МПа, для других: Qпш = 0;
Qрн = 42700 кДж/кг– низшая теплота сгорания топлива.
Подача циркуляционного насоса, м3/ч:
,
где Кгдзмо=1,5 - коэффициент запаса подачи;
Ссм - теплоемкость масла, принимаем Ссм=2,4 кДж/(кг·К);
см - плотность масла, принимаем см=850 кг/м3;
tмо2, tмо1 –температура масла на выходе из двигателя и маслоохладителя соответственно, (tгдмо2-tгдмо1)=10 0С;
Qгдм = Qгдтр + Qгдпш.
Насосы смазки главной судовой передачи.
Их производительность определяется аналогично:
,где количество отводимого от ГП тепла, кДж/ч:
Qгпм = 3600 агп Nгдe (1 – ηгп),
где агп – доля тепла трения главной передачи, отводимая маслом, примем агп = 0,4; ηгп – кпд главной передачи, примем ηгп = 0,96, Кгпзмо = 1,5.
9.2. Охладители масла.
Охладители масла обычно не резервируются, хотя имеются рекомендации к установке на судне двух охладителей масла, каждый из которых может обеспечить работу ГД при нагрузке до Ne = 0,55 Ne ном. При этом на малых нагрузках используется один, а на больших - два маслоохладителя.
Площадь поверхности теплообмена маслоохладителя должна быть достаточной для отвода теплоты трения и теплоты масла, воспринятой при охлаждении поршней:
,где Кгдмо – коэффициент теплопередачи; примем Кгдмо = 0,8 кВт/(м2·К).
Температурный напор определяется температурами масла и забортной воды на входе и выходе из охладителей:
,Значение tгдмо1 обычно принимают равным 55-65 С, tгдмо2- ниже на 5-10 °С, tзв1 = 32 °С, а степень ее подогрева не более 7-15 °С.
9.3. Подогреватели масла.
Для подогрева масла перед запуском ГД и перед сепарацией можно использовать один подогреватель. Площадь его поверхности должна быть достаточной для передачи тепла (в кДж/ч):
Qгдмп = Gм ·Ссм·(tгдмп2 - tгдмп1)·ρсм ,
где Gм - количество подогреваемого масла, кг/ч;
tгдмп1, tгдмп2 – начальная и конечная температуры масла ГД, 0С.
Температурный напор в подогревателе:
,
где tsп=150 оС – температура насыщения греющего пара.
Площадь поверхности нагрева, м3:
,где Ксмп = 0,15 кВт/(м2·К)
9.4 Сточно-циркуляционные цистерны
Емкость цистерны должна быть достаточной для размещения всего находящегося в системе масла при ее заполнении на 6070 . Количество масла в системе определяется кратностью циркуляции масла. Она составляет 4050 для среднеоборотных дизелей.
Емкость цистерны, м3:
,где Qгдцм - подача циркуляционного насоса, м3/ч;
Ксц=1,03-коэффициент, учитывающий загромождение цистерны арматурой;
nгдц - кратность циркуляции, ч-1; примем для СОД: nц=40.
10. Расчет системы охлаждения СЭУ.
10.1. Циркуляционные насосы пресной воды.
В системе охлаждения двигателя должны быть установлены два циркуляционных насоса пресной воды. В многомашинных СЭУ может быть установлен один резервный насос для всех ГД, обеспечивающий работу любого из ГД с максимальной нагрузкой.
В неавтоматизированных СЭУ допускается установка одного резервного насоса для систем пресной и забортной воды.
Если ГД имеет навешенный насос пресной воды, то достаточно одного резервного насоса пресной воды.
Если каждый из вспомогательных двигателей имеет самостоятельный насос водяного охлаждения, то их резервирования не требуется.
Расход воды на главные и вспомогательные двигатели устанавливается заводом-изготовителем. Если таких данных нет, то расход воды на охлаждение оценивают по выражению:
,где kз - коэффициент запаса, принимаем kз=1,2;
aв - доля теплоты сгорания топлива, отводимая в пресную воды, принимаем aв=0,15;
Qнр=42700 Дж/кг – низшая теплота сгорания топлива;
Спр=4,19 кДж/(кг·К) - теплоемкость воды;
tгдпр1 и tгдпр2 – температура воды на входе в двигатель и на выходе из двигателя,60 и 75 оС соответственно; (tпр1 – tпр2) = 15 оС.
При охлаждении поршней пресной водой, подаваемой тем же насосом, необходимо учитывать тепло, отводимое от них в количестве 0,04-0,06 теплоты сгорания топлива.
Все вышесказанное относится и к автономной системе охлаждения форсунок. В многомашинных СЭУ эти системы целесообразно объединить.
Напор циркуляционных насосов пресной воды равен 0,2-0,3 МПа, а в случае охлаждения поршней достигает 0,8 МПа. В системе охлаждения форсунок напор равен 0,20-0,25 МПа.
10.2. Циркуляционные насосы забортной воды.
Требование к количеству насосов пресной воды распространяется и на насосы охлаждения забортной воды. Подача каждого из них зависит от числа объектов охлаждения и способа их включения в систему. В общем виде подача циркуляционных насосов устанавливается из условия отвода тепла от всех объектов охлаждения при заданных температурных режимах. Ориентировочно, удельный расход забортной воды составляет qзв = 60л/(кВт·ч), следовательно, подача насоса, м3/ч:
Qгдзв=qзв·Nгдe 10-3.
10.3. Охладители пресной воды.
Количество тепла, необходимое для охлаждения воды, кДж/ч:
Qгдв =Qгдпр·Спр(tгдпр2-tгдпр1)·ρв.
где плотность пресной воды ρв = 1000 кг/м3.
Температурный напор:
.где температуры забортной и пресной воды – см. п. 8.3.1 и 8.2.2.
Площадь теплопередающей поверхности охладителя пресной воды:
,где Kв - коэффициент теплопередачи от воды к воде, принимаем Кв=2,5 кВт/(м2·К).
10.4. Расширительные цистерны.
Объем расширительных цистерн должен быть не менее 10 объема системы охлаждения пресной воды. При этом одна и та же цистерна может быть подключена к системе охлаждения нескольких как главных так и вспомогательных двигателей при соответствующем увеличении ее объема. Объем системы охлаждения можно оценить по удельному расходу пресной воды, который по статистическим данным составляет ·qпв = 50л/(кВт·ч). Тогда емкость расширительной цистерны ГД:
Vгдрц=0,1·qпв·Nгдe .
11. Расчет системы сжатого воздуха СЭУ.
11.1. Воздухохранители.
Запас сжатого воздуха для запуска ГД должен содержаться не менее чем в двух воздухохранителях или в двух группах воздухохранителей, причем в каждом из них должно быть не менее половины требуемого количества воздуха на 12 пусков каждого реверсивного ГД.
В случае установки на судне винта регулируемого шага запас воздуха может быть уменьшен, но при этом его должно быть достаточно не менее чем для 6 пусков, при наличии на судне более двух ГД - не менее чем для 3 пусков каждого из них. Для запуска вспомогательных дизелей предусматривается один воздухохранитель, объем которого был бы достаточным для 6 пусков самого мощного из них. Кроме того, должна быть предусмотрена возможность запуска вспомогательных двигателей от одного из воздухохранителей ГД.
Суммарный объем воздухохранителей ГД:
,где gгдв=8 м3/м3- удельный расход воздуха на запуск ГД, м3 на 1 м3 рабочего объема;
Z - число пусков;
i - число ГД;
рo = 0,1МПа - атмосферное давление;
р = 3 МПа - рабочее давление в баллонах;
рmin = 1 МПа - минимальное давление для пуска ГД;
ΣVгдh – cуммарный рабочий объем цилиндров ГД.
Емкость воздухохранителей для вспомогательных двигателей определяется аналогично.
Для аварийного дизель-генератора предусматриваются два воздухохранителя, каждый емкостью, достаточной для трех пусков. При наличии электро-стартерного пуска достаточно установить один баллон указанной емкости.
На судах с относительно высоким потреблением сжатого воздуха на производственные нужды предусматривают специальные воздухохранители для хозяйственных нужд.
11.2. Воздушные компрессоры.
На судах неограниченного района плавания необходимо установить два компрессора, один из которых может быть навешенным. В этом случае подача автономного компрессора должна составлять не менее 50 % от общей.
Общая производительность компрессоров должна обеспечивать заполнение воздухом (в течение 1 часа) всех воздухохранителей ГД, при этом давление изменяется от атмосферного давления