.
Категории сайта

Расчет систем судовых энергетических установок

Судовой энергетической установкой называется комплекс технических средств для обеспечения движения судна с необходимой скоростью, выработки механической, тепловой, электрической энергии, и обеспечения этими видами энергии всех потребителей для безопасного и эффективного функционирования судна в соответствии с его типом и назначением.

Расчет топливной системы

Топливные системы предназначены для приема, хранения, перекачивания, очистки, подогрева и подачи топлива для сжигания к парогенераторам, газовым турбинам и двигателям внутреннего сгорания, а также для передачи топлива на берег или на другие суда.

Расчет системы легкого топлива

Объем расходной цистерны подсчитывается из расчета обеспечения работы главного двигателя на номинальном режиме в течение 8 часов

Vр=8·Кт·gе·Zгл·Nв·103ρт,м3,          Форм. 1

где:

Объем сточной цистерны грязного топлива составляет 50-100 л на каждые 1 000 кВт мощности главного двигателя

Vст=(0.05...0.1)·Nе·Zгл1 000,м3.          Форм. 2

Емкость запасных цистерн

Vзап=Kт·Gтρт,м3,          Форм. 3

где:

Объем расходных цистерн вспомогательного двигателя берется из расчета обеспечения их работы не менее 4 часов

Vрвсп=4·Kт·gввсп·Zвсп·Nввсп·103ρт,м3,          Форм. 4

где:

Объем расходной цистерны автономного котла

Vркот=4·Kт·Bв·Zкот·1010ρт,м3,          Форм. 5

где:

Нарушения работоспособности топливной аппаратурыПроизводительность топливоподкачивающего насоса (дежурного) выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20.. .30 мин

Qтн=60·Vр(20...30)=(2...3)Vр,м3/ч.          Форм. 6

Производительность резервного ручного насоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 1 ч

QРН=Vрt=Vр,м3/ч.          Форм. 7

Производительность сепаратора определяется из условия суточной потребности топлива на 8 ч

QТС=24·gв·ZГЛ·Nв·1038,м3/ч.          Форм. 8

Мощность насоса

NНАС=QТН·P3.6·η,кВт,          Форм. 9

где:

К.П.Д. насоса и напор топлива в магистрали выбирается по таблице 1.

Таблица 1. К.П.Д. насоса и напор в магистрали
Тип насосаΔP, МПаη
шестеренный0.2 …0.50.5 …0.7
винтовой0.5 …1.00.75 …0.85

 

Расчет системы тяжелого топлива

Объем расходной цистерны подсчитывается из расчета обеспечения работы главного двигателя на номинальном режиме в течение 12 ч

Vр=12·KТ·gв·ZГЛ·Nв·103ρ,м3          Форм. 10

где:

Расходные цистерны должны иметь хорошую теплоизоляцию и нагревательный элемент для подогрева тяжелого топлива до 45…50 °С. Подогреватели тяжелого топлива устанавливаются в нижней части цистерны вблизи приемных патрубков. Они представляют собой змеевики, по которым проходит горячая вода или пар давлением не более 0,5 МПа.

В запасных цистернах топливо подогревается до 30….40 °С, а в расходных до 40….50 °С, при этом температура должна быть не менее чем на 10 °С ниже температуры вспышки топливных паров.

Предлагается к прочтению: Ремонт двигателей внутреннего сгорания

Расход теплоты на подогрев тяжелого топлива в запасных или расходных цистернах определяется по формулам теплопередачи

QΣ=Qп+Qст,кВт,          Форм. 11

где:

Qп=Cт·тт·(Т2Т1)3 600,кВт,          Форм. 12

где:

Qст=α·(T4T3)·S,кВт,          Форм. 13

где

Объем сточной цистерны грязного топлива составляет 50 – 100 л на каждые 1 000 кВт мощности главного двигателя

VСТ=(0.05...0.1)·Nв·Zгл1 000,м3,          Форм. 14

Емкость запасных цистерн

Vзап=Kт·Gтρт,м3,          Форм. 15

где:

Объем расходных цистерн вспомогательного двигателя берется из расчета обеспечения их работы не менее 4 ч

Vрвсп=4·Kт·gввсп·Zвсп·Nввсп·103ρт,м3,          Форм. 16

где:

Объем расходной цистерны автономного котла

Vркот=4·KТ·Bв·Zкот·103ρТ,м3,          Форм. 17

где:

Скоростные характеристики топливной аппаратуры судового двигателяПроизводительность топливоподкачивающего насоса (дежурного) выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20.. .30 мин

QТН=60·Vр(20...30)=(2...3)·Vр,м3/ч.          Форм. 18

Производительность резервного ручного насоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 1 ч

QРН=Vрt=Vр,м3/ч.          Форм. 19

Производительность сепаратора определяется из условия суточной потребности топлива на 12 ч

QТС=24·gв·ZГЛ·Nв·10312,м3/ч.          Форм. 20

Мощность насоса

NНАС=QТН·P3.6·η,кВт,          Форм. 21

где:

К.П.Д. насоса и напор топлива в магистрали выбирается по Таблица 1.

Расчет масляной системы

Масляная система предназначена для приема, хранения и подачи масла потребителям. Масляные системы дизельных установок во многих случаях состоят из следующих, по существу, независимых систем:

При проектировании масляной системы необходимо учитывать расход масла во всех перечисленных системах.

Производительность нагнетательного масляного насоса

Qмн=Kм·Qм·103Cм·ρм·(t2мt1м),м3/ч,          Форм. 22

где:

Qм=αм·gв·Nв·Qнр,кДж/ч,          Форм. 23

где:

Для уменьшения температурных напряжений в деталях двигателя t – t ≤ 15 °С и обычно составляет t – t = 6….12 °С.

Производительность откачивающего насоса должна быть на 25…30 % больше подачи нагнетательного насоса для осушения картера двигателя

Qмо=(1.25...1.3)·Qмн,м3/ч,          Форм. 24

Емкость маслосборной цистерны

Vмс=K·Qмоz,м3,          Форм. 25

где:

Объем сточной цистерны отработавшего масла

Vстм=0.6·Vмс·n, м3,          Форм. 26

где:

Объем расходной цистерны

Vрм=(1.1...1.5)·Vмс,м3,          Форм. 27

Объем запасной цистерны

Vзм=1.1·Gмρм,м3,          Форм. 28
Gм=(0.02...0.06)·Gт,т,          Форм. 29

Поверхность охлаждения масляного холодильника

Fмх=Qм3.6·K·tср,м2,          Форм. 30

где:

tср=t1м+t2м2t1з+t2з2,          Форм. 31

где:

Таблица 2. Температура забортной воды
Район плаванияТемпература t, °С
Обь – Иртыш21
Енисей – Лена19
Без ограничения бассейна24
Суда смешанного плавания27

 
Судовые системы и трубопроводыПроизводительность насоса забортной воды для прокачки масляного холодильника

Qнз=Kз·Qм·103Cв·ρв·(t2зt1з),м3/ч,          Форм. 32

где:

Производительность масляного сепаратора

Qмс=m·ΣVмсtс,м3/ч,          Форм. 33

где:

Расчет системы охлаждения

Система водяного охлаждения дизельных установок, как правило, двухконтурная. Она состоит из замкнутой системы внутреннего контура, вода которой охлаждает Реверс дизельного двигателядизель, и открытой системы внешнего контура, в которой через холодильник циркулирует забортная вода. Насосы внутреннего и внешнего контуров, как правило, входят в комплект поставки дизельной установки. Если насосы не входят в комплект поставки необходимо рассчитать их параметры.

Подача насоса внутреннего контура определяется по формуле:

Qнв=Kз·Q·103Cв·ρв·tв,м3/ч,          Форм. 34

где:

Qв=αв·gв·Nв·Qнр,кДж/ч,          Форм. 35

где:

Подача насоса забортной воды, прокачиваемой через холодильник для охлаждения воды внутреннего контура, определяется по аналогичному выражению, что и подача насоса внутреннего контура

Qнз=Kз·Qв·103Cв·ρв·(t2зt1з),м3/ч,          Форм. 36

где:

Часто для прокачки забортной водой масляного и водяного холодильников используют один насос, тогда его подача определяется по формуле

Qнз=Kз·(Qв+Qм)·103Cв·ρв·(t2зt1з),м3/ч.          Форм. 37

Внутренний контур не может быть герметически замкнутым. Для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для возмещения потерь вследствие испарения или утечек служит расширительный бак, соединенный с всасывающей магистралью циркуляционного насоса.

Емкость расширительного бака по опытным данным составляет 100…150 л на каждые 1 000 кВт мощности

Vрб=(0.1...0.15)·Nв1 000,м3.          Форм. 38

Расчет системы сжатого воздуха

Сжатый воздух используется на судне для пуска главных и вспомогательных двигателей, подачи звукового сигнала (тифона), подпитки пневмоцистерн (гидрофоров) и других хозяйственных и технологических нужд.

Читайте также: Конструкция и расчет бортовых перекрытий

Общий запас воздуха на судне, необходимый для обеспечения определенного количества пусков и реверсов главных двигателей, регламентируемых Правилами Регистра, определяется по формуле:

Vв=(Vхп+(m1)·Vг)·Vц·z,м3,          Форм. 39

где:

Суммарный объем пусковых баллонов

Vб=Vв·P0P1P2,м3,          Форм. 40

По величине ΣVб  выбирают необходимое количество стандартных баллонов, общая вместимость которых должна быть больше расчетной, т.е.

Стандартные баллоны рассчитаны на 40, 80, 200, 400 л.

Производительность компрессора

Qк=Vб·(P1P2)P0·tб,м3/ч,          Форм. 41

где:

Объем тифонного баллона определяется из условия подачи сигналов в течение 10 мин без его подкачки

Vтф=Kнас·Vт·tсиг·P0P3P4,м3,          Форм. 42

где:

Таблица 3. Расход свободного воздуха тифоном
Условный проход тифона, ммТон звукаVт, м3/мин
10альт1
15тенор3
25баритон6
32бас7

 

Расчет газовыпускной системы

Система газовыпуска предназначена для отвода в атмосферу выпускных газов от главных и вспомогательных дизелей, котлов и камбуза.

Площадь сечения газовыпускного трубопровода определяется в зависимости от секундного расхода и допустимой скорости движения газов: для дизелей

Fт.д=gв·Nв·(λ2·L0+1)·R·T3 600·Cr·P2,м2;          Форм. 43

для автономных котлов

Fт.к=Bак·λ2·R·T3 600·Cr·P2,м2,          Форм. 44

где:

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Январь, 14, 2021 1445 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ