Расчёт системы кондиционирования воздуха в посту управления

Исходные данные для расчета:

 

Площадь переборки:

F = м²;

Температура воздуха в посту управления:

t_п = ^оС;

Температура воздуха в МКО:

t_мко = ^оС;

Тепловыделения от установленного в посту оборудования:

Q_об = Вт;

Количество человек несущих вахту в посту:

n =;

Тепловыделения от одного человека:

q_ч =  Вт;

Температура выходящего из кондиционера воздуха:

t_к =  ^оС;

Коэффициент теплопередачи для стенки, разделяющей пост управления от МКО:

k = 1,75 Вт/(м²· ^оС);

Плотность воздуха:

ρ= 1,15 кг/м³;

Удельная теплоёмкость воздуха:

с= 1·10³ Дж/(кг· ^оС);

 

Последовательность расчета:

Воздух, обрабатываемый в системе кондиционирования, одновременно изменяет несколько параметров: температуру t, влагосодержание d, относительную влажность φ и энтальпию i. Влагосодержанием влажного воздуха называется масса водяных паров, содержащихся в воздухе, сухая часть которого имеет массу 1 кг. В системе кондиционирования влагосодержание воздуха изменяется, а количество сухого воздуха остается постоянным. Влагосодержание обычно измеряется в г/кг (количество влаги в г на 1 кг сухого воздуха).

Энтальпия влажного воздуха i равна сумме энтальпий сухого воздуха i_В и водяного пара i_П·d

В практических расчетах систем кондиционирования часто применяют диаграмму i—d, на которой наглядно изображаются процессы изменения параметров воздуха (см. рис. 4 приложения).

В воздухоохладителе происходит процесс охлаждения иссушения влажного воздуха. Охлаждение воздуха от начальной температуры наружного воздуха t₁ до температуры точки росы t₂ происходит при постоянном влагосодержании d = const (прямая 1—2 на рис. 5.7.).

 

Энтальпия воздуха уменьшается от i₁ до i₂. Если температура поверхности воздухоохладителя t₃<t₂, то процесс идет дальше по кривой φ=100% с конденсацией влаги до точки 3. При этом из воздуха конденсируется влага в количестве d₁ — d₃.

Часто в системе кондиционирования происходит смешение потоков воздуха с различными параметрами, например при подмешивании к наружному воздуху рециркуляционного в двухканальных системах в каждом помещении. Процесс смешения изображается в диаграмме i—d прямой линией, соединяющей точки с параметрами смешиваемых потоков. Положение точки, определяющей параметры смеси, находится из соотношения масс потоков воздуха, так как

,

где G₁ и G₄— массы смешиваемого воздуха.

Величины отрезков 1—5 и 4—5 обратно пропорциональны массам воздуха

.

Рис. 5.7. Процессы обработки воздуха в диаграмме i—d.

 

Процесс нагревания воздуха происходит при постоянном влагосодержании d=const. Процесс в диаграмме i—d изображается прямой 3-4. Относительная влажность при этом уменьшается до довольно низких величин. Поэтому в зимнее время, когда работают воздухонагреватели, предусматривается увлажнение воздуха паром или водой. На диаграмме i-d процесс увлажнения изображается линией, практически совпадающей с направлением линий постоянных температур.

Пользуясь диаграммой i—d, можно определять количество тепла, отбираемого кондиционером от воздуха помещений

,

где Q — количество тепла, снимаемого кондиционером, Вт;

L — количество воздуха, проходящего через кондиционер, м³/с;

ρ — плотность воздуха, кг/м³;

i_П и i_К — энтальпии воздуха в помещении и воздуха, выходящего из кондиционера, Дж/кг.

Пример расчета системы кондиционирования воздуха в посту управления.

Произведем расчет системы кондиционирования в посту управления, являющемся смежным с машинно-котельным отделением (МКО). Через переборку площадью F=200 м², отделяющую МКО от поста, происходят теплопритоки. Исходные параметры воздуха, имея в виду летний режим кондиционирования, примем следующие: температура воздуха в посту t_П=28 °С; температура воздуха в МКО t_МКО= 38 °С. Исходя из практических расчетов, коэффициент теплопередачи для стенки, разделяющей пост от МКО, примем равным k=1,75 Вт/(м²·°С). Теплоприток из МКО в пост управления составит

 Вт.

Тепловыделения от установленного в посту оборудования примем Q_oб = 5000 Вт. Положим, что вахту в посту несут одновременно два человека (n=2). Принимая тепловыделения от одного человека q_ч=145 Вт, определяем тепловыделения от несущих вахту людей

 Вт.

Тогда суммарные теплопритоки в посту управления составят

 Вт.

Требуемое количество воздуха для поддержания в посту заданной температуры t_П=28 °С определим по формуле , принимая температуру выходящего из кондиционера воздуха t_К=15 °С

 м³/с.

На основе выполненного расчета подбираем из каталогов выпускаемых промышленностью кондиционеров наиболее соответствующий требуемому расходу воздуха и холодопроизводительности кондиционер.

 

Задание 2:

Выполнить тяговый расчет рулевой машины с запасным ручным приводом и вычертить её кинематическую схему по данным, приведённым в табл. 2.1.

Таблица 2.1

2.1 Методика расчета судовой гидравлической 2-х плунжерной рулевой машины

Выполнить расчет судовой рулевой машины с параметрами:

тип рулевой машины: гидравлическая 2-х плунжерная

              скорость судна: V_s = узлов;

              длина судна: L = м;

              ширина судна: В = м;

              осадка судна: Т = м.

2. Изучить и описать устройство рулевой машины.

3. Изучить основные особенности рулевых машин.

 

1. Расчет пера руля.

Методика расчёта пера руля рулевой машины приведена в – [1, стр 138 – 144.]

1.1. Выбор типа профиля пера руля.

Так как скорость судна больше 15 узлов выбираем профиль руля NЕЖ.

1.2 Максимальная относительная толщина профиля.

, где: - максимальная толщина профиля, b – длина хорды профиля.

Для профиля NЕЖ максимальная относительная толщина принимается .

1.3.  Относительное удлинение пера руля.

 , где h – высота пера руля, b – длина хорды профиля.

Относительное удлинение пера руля выбираем из интервала ; принимаем .

1.4. Необходимая площадь пера руля.

 Необходимую площадь пера руля определим по формуле:

1.4. Основные размеры пера руля.

Высоту пера руля определяем по формуле:  м;

Хорда профиля:  м;

Максимальная толщина профиля:  м

     1.6. Расстояние от передней кромки пера руля до центра давления.

Расстояние от передней кромки пера руля до центра давления определим по формуле:

м, где  - коэффициент центра давления при  [1, табл. 2, стр. 143]

     1.7. Расстояние от передней кромки пера руля до оси баллера.

Расстояние от передней кромки пера руля до оси баллера определим по формуле:

 м

     1.8. Коэффициент нормального давления.

Коэффициент нормального давления определим по формуле:

 , где - коэф-фициенты давления по осям Х и У [1, табл. 2, стр. 143], - расчетное положение пера руля.

     1.9. Скорость набегающего потока.

Скорость набегающего потока определим по формуле:

 м/с, где  - коэффициент попутного потока находящийся в промежутке , принимаем  

     1.10. Сила нормального давления на перо руля:

Силу нормального давления на перо руля определим по формуле:

 Н, где  кг/м³ - плотность морской воды.

     1.11. Расчетный максимальный момент на баллере руля.

Расчетный максимальный момент на баллере руля определим по формуле:

 Н*м, где К - коэффициент запаса принадлежит промежутку , принимаем

     1.12. Минимальный допустимый диаметр баллера.

Минимальный допустимый диаметр баллера определяем из условия прочности при кручении

- допускаемое касательное напряжение в сечении материала.

Принимаем диаметр баллера, округляя до стандартной величины d_б = мм.

 

2. Тяговый расчет гидравлической рулевой машины.

Методика расчета гидравлической рулевой машины приведена в – [1, стр 158 – 161.]

                                   

     2.1. Расстояние между осью баллера и осью плунжера.    

Расстояние между осью баллера и осью плунжера определим по формуле:

 м.

     2. 2. Рабочее давление масла в гидроцилиндре.

Принимаем Рi = 16 МПа, так как Мб = .> 6

     2.3. Диаметр плунжера.        

Диаметр плунжера определим по формуле:

 м, где , К- число пар гидроцилиндров. Принимаем К=1, так как гидравлическая рулевая машина – двухплунжерная.

- КПД плунжерного привода принадлежит интервалу . Принимаем .

     Принимаем диаметр плунжера D =  м.

     2.4. Диаметр цилиндра.

Диаметр цилиндра определим по формуле:

 м.

     2.5. Давление нагнетания насоса.

Давление нагнетания насоса определим по формуле:

 МПа, где  - КПД трубопровода принадлежит интервалу . Принимаем .

     2.6. Ход плунжера при перекладке пера руля.

Ход плунжера при перекладке пера руля определим по формуле:

м, где , .

     2.7. Объем масла, поступившего в цилиндр за время перекладки.

Объем масла, поступившего в цилиндр за время перекладки, определим по формуле:

 м³

     2.8. Подача насоса.

Подачу насоса определим по формуле:

 м³/с, где t = 28 с – время перекладки руля с35⁰ одного борта на 30⁰ другого борта.

  л/мин

     2.9. Мощность, потребляемая насосом.

Мощность, потребляемую насосом, определим по формуле:

кВт, где Р – давление нагнетания.

- КПД насоса. Принимаем .

 

3. Описание устройства рулевой машины.

 В состав рулевой машины входят главный и вспомогательный трубопроводы, схема которых показана на рисунке.

Главный трубопровод выполнен из стальных бесшовных труб 1, которые соединяют насосные агрегаты 2 с цилиндрами 3 привода через главную клапанную коробку 4.

Коробка 4 служит для включения любого из насосов и сообщения цилиндров 3 между собой при зарядке или осушении. В корпусе коробки установлено пять клапанов, четыре (клапаны А и Б) для разобщения насосов и один байпасный (перепускной В), служащий для перетекания масла из одного ци­линдра в другой при зарядке или осушении.

Коробка 5 с предохранительными клапанами предназначена для перетекания масла из цилиндра в цилиндр при повышении давления свыше 15 МПа.

 

 

Рис. Схема гидравлической рулевой машины

 

В состав вспомогательного трубопровода входят: трубопровод 6 для заполнения и осушения цилиндров и главного трубопровода, для прокачки масла в системе при его очистке. При потере масла оно наполняется из резервной цистерны 7; трубопровод 8, соединяющий пополнительные баки 9 с корпусами главных насосов 2. Баки 9 компенсируют температурные изменения объема масла в системе. Оба бака 9 сообщены между собой и с насосами; трубопровод цилиндровых манометров 10, который служит также для выпуска воздуха при зарядке маслом; трубопровод насосных манометров 11; трубопровод 12 прокачки, соединяющий трубопровод 6 с трубопроводом 8 дополнительных баков 9 через фильтр 13 для получения замкнутой системы при прокачке масла шестеренным насосом 14 подпитки главных насосов 2; трубопровод 15 резервной цистерны 7, соединяющий цистерну с клапанной коробкой 16 ручного насоса 17; трубопровод 18 ручного насоса 17, который служит для зарядки системы рулевой машины и резервной цистерны маслом из резервуара, находящегося вне румпельного помещения, а также для осушения системы. Зарядка и пополнение системы производятся через фильтр 19 тонкой очистки.

Направление перекладки руля определяется направлением подачи масла главным насосом, которая изменяется поворотом валика управления насосом в ту или иную сторону. Обычная подача насоса меньше максимальной, поэтому наибольший рабочий угол поворота валика ограничен до 18°.

В нормальных условиях перекладка руля производится од­ним насосом, при этом обеспечивается требуемая Регистром длительность перекладки руля. Второй насос обеспечи­вает 100 %-ный резерв. В случае необходимости (потребность в быстром маневре или при плавании в узкостях) возможна одновременная работа обоих насосов; при этом скорость перекладки несколько возрастает, а внезапный выход из строя одного насоса или его электродвигателя не приводит к прекращению перекладки руля.

Между перекладками глав­ный насос 2 работает вхолостую. Утечки масла из рабочей полости возвращаются в систему шестеренным насосом 14 подпитки. Для замера давления в нагнетательном трубопроводе насоса 14 до фильтра установлены манометры 11 с красной чертой на 2 МПа.

Повышение этого давления свыше 1,1—1,2 МПа указывает на загрязнение фильтра в насосе.

 

4. Особенности эксплуатации рулевой машины.

Требования Регистра к рулевой машине.

Правилами Регистра сформулированы следующие основные требования к рулевому устройству судна.

Рулевое устройство, или устройство с поворотной насадкой, должно иметь два привода: главный и вспомогательный.

При действии главного рулевого привода рулевое устройство должно обеспечить маневрирование судна с перекладкой полностью погруженного руля (насадки) с борта на борт при максимальной скорости переднего хода; при этом время перекладки руля (насадки) с 35° одного борта на 30° другого борта не должно превышать 28 с.

Вспомогательный рулевой привод должен обеспечивать маневрирование судна с перекладкой полностью погруженного руля (насадки) с борта на борт при скорости переднего хода, равной  максимальной скорости судна, но не менее 7 уз.; при этом время перекладки руля (насадки) с 15° одного борта на 15° другого борта не должно превышать 60с.

Вспомогательного привода не требуется, если главный рулевой привод состоит из двух независимо действующих агрегатов, каждый из которых удовлетворяет требованиям к главному приводу. Двигатели рулевых приводов должны допускать их перегрузку по моменту не менее 1,5 расчетного момента в течение 1 мин.

Вспомогательный ручной привод должен быть самотормозящим или иметь стопорное устройство. Он должен обеспечить требования к нему при работе не более четырех человек с усилием на рукоятках штурвалане более 160 Н на каждого работающего.

Конструкция приводов должна обеспечивать переход с основного рулевого привода на запасной за время не более 2 мин.

Рулевое устройство должно иметь тормоз или иное приспособление, обеспечивающее удержание руля в любом положении. На рулевом приводе должна быть шкала для определения действительного положения руля с ценой деления не более 1°.

Все детали рулевого привода должны быть рассчитаны на усилия, соответствующие моменту (кНм) на баллере не менее

 .                   

где d — диаметр головки баллера, см; R_ен — верхний предел текучести материала баллера, МПа.

При этом напряжения в деталях привода не должны превышать 0,95 пре­дела текучести материала.

При действии расчетного крутящего момента приведенные напряжения в деталях рулевых приводов не должны превышать 0,4 предела текучести мате­риала.

 

Особенности эксплуатации рулевых машин.

От безотказности действия рулевого устройства зависят маневренность и безопасность судна, поэтому рулевая машина должна всегда содержаться в полной исправности. Ее эксплуатация и обслуживание производятся в соответствии с правилами обслуживания и инструкцией завода-изготовителя.

Подготовка рулевой машины к действию производится по указанию вахтенного штурмана. Пробные пуски рулевой машины должны производиться за 2 ч до начала ее работы.

При подготовке к действию электрической рулевой машины необходимо:

произвести наружный осмотр машины и убедиться в исправном состоянии всех ее частей и отсутствии вблизи нее посторонних предметов; проверить состояние зубчатых секторов, их шестерен и буферных пружин; проверить нали­чие масла в корпусах червячных и цилиндрического редукторов; набить густой смазкой и поджать все колпачковые масленки.

Смазать густой смазкой вручную секторные передачи механического и ручного приводов, коническую пару конечного выключателя и ручной привод тормоза; убедиться, что ручной тормоз освобожден, механический привод включен, а ручной привод выключен. Нужно убедиться в легкости включения механического и ручного приводов и застопорить рычаги муфт в нужных положениях.

Проверив рулевую машину и состояние ее изоляции, включают электродвигатель и перекладывают руль на правый и левый борта до крайних положений для контроля действия конечных выключателей. Проверяют управление рулевой машиной со всех постов управления. Во время пробных перекладок руля нужно убедиться в отсутствии каких-либо ненормальностей в работе рулевой машины и системы управления.

Во время работы рулевой машины необходимо следить за плавностью ее работы, чтобы перекладка происходила без рывков, ненормального стука и скрипа; следить за смазкой трущихся частей машины, уровнем масла в корпусах редукторов, наличием смазки в колпачковых масленках и на открытых передачах. Нужно следить за состоянием изоляции, показаниями электроприборов, точностью работы указателей положения руля.

Исправление повреждений рулевой машины допускается только при ее остановке.

При подготовке гидравлической рулевой машины к действию необходимо произвести наружный осмотр привода к баллеру, убедиться в исправном состоянии всех движущихся частей и отсутствии вблизи них посторонних предметов. Нужно проверить наличие смазки на направляющих балках и поджатие колпачковых масленок, периодически пополнять масленки и возобновлять смазку наружных трущихся частей. Проверяют состояние сальниковых уплотнений и подтягивают крышки сальников в местах появления течи. Нужно проверить уровень масла в пополнительных баках и при необходимости пополнить их маслом. Проверяют герметичность трубопроводов и их соединений, отсутствие течи и подтеканий. Проверяют положение запорных клапанов на трубопроводах согласно инструкции.

Перед пуском обычно проворачивают вручную насосы при нулевой подаче и производят проверку их плотности. Для проверки плотности насоса переменной подачи необходимо установить насос на максимальную подачу и провернуть его вручную при закрытом клапане на нагнетательном трубопроводе. Если насос при этом не проворачивается, то плотность его элементов достаточна.

Производят пробный пуск рулевой машины включением электродвигате­лей насосов. Производят пробные перекладки руля из среднего положения на правый и левый борта и обратно в среднее положение, работая поочередно насосами № 1 и 2 и управляя ими поочередно со всех постов управления.

Во время пробных перекладок руля необходимо: убедиться в отсутствии каких-либо неисправностей, пропусков масла; проверить согласованность по­казаний указателей положения руля со всех постов управления.

После окончания проверки нужно доложить о готовности рулевой машины к действию.

Во время работы рулевой машины необходимо: следить за тем, чтобы машина работала плавно, без стуков и ненормального шума; следить за смазкой трущихся частей машины, не допуская их чрезмерного нагрева; следить за уровнем масла в пополнительных баках и резервной цистерне; следить за показаниями манометров цилиндров и насосов.

В случае длительной непрерывной работы машины нужно работать поочередно обоими насосами во избежание перегрева масла в работающем на­сосе, температура которого не должна превышать 50—60 °С.

Толчки и шум при работе насосного агрегата обычно происходят от нали­чия воздуха в магистрали, соединяющей насос с цилиндрами привода к баллеру. Для устранения этого при работающем насосном агрегате нужно вы­пустить воздух из системы через клапаны продувки у манометров высокого и низкого давления.

Повышение давления на манометре шестеренного насоса подпитки свыше 1,1—1,3 МПа происходит от засорения рабочего фильтра насоса. Нужно промыть фильтр. Для безотказной работы насосов их рабочие фильтры нужно чистить еженедельно.

Для нормальной работы рулевой машины большое значение имеет чистота масла в гидросистеме машины. Загрязнение масла может привести к выходу из строя насосов переменной производительности.

Для отечественных рулевых машин типа Р в качестве основной рабочей жидкости принято веретенное масло АУ, ГОСТ 1642—75, которое может быть заменено маслом АУ по ТУ 38-1-01-586—75 или маслом ХА (фригус), ГОСТ 5546—66. Для смазки подшипников и открытых трущихся частей применяется смазка «Литол-2Н» по ГОСТ 21150—75, которая может быть заменена на смазку ЭШ-176 или ЦИАТИМ-203.

При обслуживании рулевых машин и уходе за ними кроме общих пра­вил техники безопасности нужно соблюдать следующее. В случае ремонта рулевой машины при нахождении судна в море до начала ремонта необходимо разобщить машину с приводом и застопорить сектор (румпель) руля, чтобы рулевая машина не могла сдвинуться в результате ударов волн о перо руля.

Во избежание несчастных случаев и поломок запрещается производить на ходу обжатие и переборку сальников и арматуры, находящихся под давлением, протирку ветошью движущихся частей, замер зазоров и выборку слабины в узлах, находящихся в движении, и смазку деталей в труднодоступных местах.

Помещения рулевых машин должны быть оборудованы вдувной и вытяжной вентиляцией и средствами пожаротушения.

При разборке, ремонте, сборке узлов детали промывают бензином или уайт-спиритом. При этом запрещается пользоваться открытым огнем.

Работа с электрооборудованием допускается только при снятии напряжения.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: