 |
на ходовом и стояночном режимах.
|
|
|
|
Максимальное потребление теплоты в стояночном режиме.
Qåc = kо.kc.kз.(Qoт + Qcб + Qт) (кДж/ч),
где kо - коэффициент одновременности, kо = 0,8;
kc - коэффициент запаса, kc = 1,1;
kз - коэффициент загрузки потребителей на стояночном режиме, kз = 0,77;
Qот - расход теплоты на отопление помещений для наливных судов,
Qот = 20000 + 10.G, кДж/ч,
G - грузоподъемность судна, G = 6300 т;
Qoт =20000 + 10.6300 = 83000 (кДж/ч);
Qсб - расход теплоты на санитарно-бытовые нужды,
Qсб = nк (gм + gп), кДж/ч;
nк - число членов экипажа, nк = 14 чел;
gм - расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды, gм = 500 кДж/(ч×чел);
gп - расход теплоты на приготовление питьевой кипяченой воды,
gп = 100 кДж/(ч×чел);
Qсб = 14.(500 + 100) = 8400 (кДж/ч);
Qт - расход теплоты на технические нужды,
Qт = 0,14.(Qот + Qсб), кДж/ч,
Qт = 0,14.(83000 +8400) = 12796 (кДж/ч);
Qåc = 0,8.1,1.0,77.(83000 + 8400 + 12796) = 70603 (кДж/ч).
Максимальное потребление теплоты в ходовом режиме:
Qåx = kо.kc.kз.(Qoт + Qcб + Qт), кДж/ч,
где kо - коэффициент одновременности на ходовом режиме kо = 0,95;
kc - коэффициент запаса, kc = 1,1;
kз - коэффициент загрузки потребителей на ходовом режиме, kз = 0,9;
Qåx = 0,95.1,1.0,9.(83000 + 8400 + 12796) = 97996 (кДж/ч).
Общее количество теплоты, которое может быть утилизировано:
Qут = 0,85.Ne.qг.Cp.(Tвх - Tух).hк, кДж/ч,
где Ne - эффективная суммарная мощность главных двигателей, Ne= 1500 кВт;
qг - количество газов выходящих из двигателя, qг = 6,8 кг/(кВт-ч);
Cp - массовая теплоемкость газов, Cp = 1,13 кДж/(кг-град);
Tвх - температура газов на входе в котел, Tвх = 793 К;
Tyx - температура уходящих газов за котлом, Tyx = 473 К;
hк - коэффициент потери теплоты в окружающую среду, hк = 0,95;
Qyт = 0,85.1500.6,8.1,13.(793 - 473).0,95 = 29783 (кДж/ч).
5.2. Выбор автономного и утилизационного котлов
|
|
|
Автономный котел выбираем по величине общего потребления теплоты в стояночном режиме Qåс.
Qåc = 70603 кДж/ч = 20,0 кВт.
Выбирается газотрубный автоматизированный котел КОАВ - 63.
Так как Qут (Q(х, то производительность утилизационного котла выбирается по величине общего потребления теплоты в ходовом режиме Q(х = 97996 кДж/ч = 27 кВт.
Выбираем утилизационный водогрейный котел КАУ-1,7.
5.3. Характеристики автономного котла
Характеристики автономного котла приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1.
Основные характеристики автономного котла КОАВ - 63
Характеристика Значение Тепловая мощность Nк, кВт73 Рабочее давление воды P, МПа 0,12 Температура воды (наибольшая) на выходе из котла tгв, оС103 К.П.Д. (, %86 Температура уходящих газов tух, оС280 Площадь поверхности нагрева F, м22,5 Теплонапряженность топочного объема qт, МВт/м3.ч3,8 Теплонапряженность поверхности нагрева qн, кВт/м229,2 Масса котла с водой Gк +Gв, кг670 Масса котла без воды Gк, кг590
Расход топлива автономным котлом определяется по формуле:
Qк
Bк = ((((, кг/ч,
Qнр. (к
где Qк - теплопроизводительность котла, Qк = 262800 кДж/ч;
Qнр - низшая теплота сгорания дизꗬÁ䀵Йዸ¿က䩦[1]
橢橢㋏㋏Й몇[1]墭墭쐝
ˆࢀࢀࢀࢀࢀࢀࢀ4ࢴ���hż̤ࢴ敍ń:孃[1]孅孅孅1孶Ͼ彴Ͼ捲$暑ɒ棣z掖űࢀ@掖сновные характеристики утилизационного водогрейного котла КАУ - 1,7
| Характеристика | Значение |
| Тепловая мощность Nк, кВт | |
| Рабочее давление воды P, МПа | 0,13 |
| Температура воды (наибольшая) на выходе из котла tгв, оС | |
| К.П.Д. (использованного тепла) h, % | ~9 |
| Температура газов на входе в котел tвх, оС | |
| Температура уходящих газов tух, оС | |
| Площадь поверхности нагрева F, м2 | 1,7 |
| Полное аэродинамическое сопротивление котла Dh, кПа | 1,8 |
| Теплонапряженность поверхности нагрева qн, кВт/м2 | 17,1 |
| Масса котла с водой Gк +Gв, кг | |
| Масса котла без воды Gк, кг |
|
|
|
Количество циркулирующей воды в утилизационном котле
Qк
Dц = ¾¾, кг/ч,
где Qк - теплопроизводительность котла, Qк = 104400 кДж/ч.
Dц = ¾¾¾¾ = 474,6 (кг/ч).
6. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОЙ МОЩНОСТИ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Механизмы и оборудование, устанавливаемые на судне, входят в состав вспомогательной установки, систем энергетической установки и общесудовых систем. Энергия, потребляемая этими механизмами, как правило, электрическая, привод электрический или гидравлический.
Согласно Правилам Регистра выбирают род тока и величину напряжения в сети для всех групп потребителей, т.е. механизмов, обслуживающих ЭУ, судовые системы палубных механизмов и прочих потребителей. Род тока и напряжение могут быть едиными для всех потребителей, но могут быть различными для отдельных групп. В настоящее время на судах применяется в основном переменный ток. Величина напряжения регламентирована Правилами Регистра, которые разрешают применять на судах генераторы с номинальным напряжением при переменном токе 133, 230 и 400 в.
Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:
- загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 60-70% их номинальной мощности;
- число установленных генераторов должно быть минимальным и они должны быть однотипными;
- в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих
- Исходя из этого, оснащаем судовую электростанцию тремя генераторами, один из которых - резервный.
Для транспортных судов нашего класса с ДВС наибольшая мощность судовой электростанции в ходовом режиме считается по формуле
Nx = Nxo + a . Ne + NБП,
где Nхо - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна, Nхо = 18,0 кВт;
а - размерный коэффициент, а = 0,028;
Ne - суммарная мощность, Ne = 1500 кВт;
NБП – расчётная мощность бытовых потребителей, NБП = 0,01.Ne = 13 кВт;
Nx = 18 + 0,028.1500 + 13 = 73 (кВт)
Для стояночных режимов среднюю нагрузку электростанции можно найти через водоизмещение или дедвейт:
|
|
|
Nc = Nco + b.D + NБП,
где Nco - постоянная величина, Nco = 11 кВт;
b - размерный коэффициент, b = 0,002 кВт/т;
D - водоизмещение, D = 3819 т;
Nc = 11 + 0,002.3819 + 13 = 31,6 (кВт).
По мощности судовой электростанции в ходовом режиме (Nx=68,0 кВт) и в режиме стоянки (Nс=30,5 кВт) выбираем тип дизель - генератора из [1] Приложение 5.
В качестве основного и резервного дизель - генератора выбираем ДГ-100/750, для стояночного режима - дизель - генератор типа ДГ-50. Основные характеристики дизель - генераторов представлены в таблице 8.1.
Таблица 8.1
Характеристики дизель - генераторов
| Характеристика | ДГ-100/750 | ДГ-50 |
| Мощность, кВт Двигателя Генератора | ||
| Тип дизеля | 6Ч 18/22 | 6Ч 12/14 |
| Тип генератора | ГСС-103-8М | МСК 83-4 |
| Частота вращения, об/мин | ||
| Масса, кг | ||
| Удельный расход масла, 10 кг/кВт×ч | 5,4 | 8,5 |
 Удельный расход топлива, г/кВт×ч
| 0,225 | 0,260 |
| Род тока | 3-х фазн., переменный | 3-х фазн., переменный |
| Напряжение, В | 400/230 | 400/230 |
7. РАСЧЕТ ЗАПАСОВ ТОПЛИВА, МАСЛА
Масса запасов рабочих сред (топлива, масла, и технической воды) определяется не только типом и мощностью ЭУ, но и дальностью, автономностью и среднеэксплуатационной скоростью судна.
Общий запас топлива определяется по формуле:
Bт = (k.be.Ne + k1.be1.Ne1 + k2.be2.Ne2 + k’’.Bк).tпл (кг),
где k - количество главных двигателей, k = 2;
k1 - количество вспомогательных двигателей ДГ-100/750, k1 = 2;
k2 - количество вспомогательных двигателей ДГ-50, k2 =1;
k’’ - автономных вспомогательных котлов, k’’ = 1;
be - удельный расход топлива главными двигателями, be = 0,224 кг/(кВт-ч);
be1 - удельный расход топлива вспомогательными двигателями ДГ-100/750,
be1 = 0,225 кг/(кВт-ч);
be2 - удельный расход топлива вспомогательными двигателями ДГ-50,
be2 = 0,26 кг/(кВт-ч);
Bк - расход топлива автономным вспомогательным котлом, Bк = 7,16 кг/ч;
tпл - автономность плавания, tпл = 360 ч.
Bт = (2. 0,224.750 + 2.0,225.110 + 1.0,26.59 + 1.7,16). 384 = 156672 (кг),
Емкость запасных топливных цистерн
kм . Bт
Vцт = ¾¾¾,м3,
rт
где kм - коэффициент, учитывающий мертвый запас, kм = 1,1;
|
|
|
rт - плотность топлива, rт = 0,85.103 кг/м3;
1,1. 156672
Vцт = ¾¾¾¾¾ = 202,8 (м3).
0,85.103
Общий запас масла определяем по формуле:
Bм = (k.bм.Ne + k1.bм1.Ne1 + k2.bм2.Ne2 + Gмсум/tм).tпл,кг,
где bм - удельный расход масла главными двигателями, bм = 0,0022 кг/(кВт-ч);
bм1 - удельный расход масла вспомогательными двигателями ДГ-100/750,
bм1 = 0,0054 кг/(кВт-ч);
bм2 - удельный расход масла вспомогательными двигателями ДГ-50,
bм2 = 0,0085 кг/(кВт-ч);
Gмсум - суммарное количество масла, заливаемого в картер главных и вспо-могательных двигателей, Gмсум = 1915 кг;
tм - периодичность смены масла, заливаемого в картер главных и вспомога-тельных двигателей для СОД, tм = 270 ч.
Bм = (2.0,0022.750 + 2.0,0054.110 + 1.0,0085.59 +1915/270).384 = 4638 (кг).
Емкость запасных масляных цистерн
kм . Bм
Vцм = ¾¾¾, м3,
rм
где rм = 0,84.103 кг/м3 - плотность масла,
1,1. 4638
Vцм = ¾¾¾¾ = 5,5 (м3).
0,84.103
Общий запас технической воды
Gв = ав.(кNe + кNе`).10-3, т,
где ав = 0,02 кг/кВт – удельная масса общего запаса технической пресной воды.
Gв = 0,02(2.750 + 2.110).10-3 = 0,034 т.
8. РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ, ОБСЛУЖИВАЮЩИХ ГЭУ
Основой для выбора оборудования и устройств систем ЭУ является:
- тип и мощность главных двигателей,
- расходы топлива и масла;
- габариты отсека МКО и принципы размещения основного оборудования;
- параметры рабочих сред;
- условия эксплуатации установки;
- состав вспомогательного комплекса (СЭС, вспомогательные котлы и др.).
При определении параметров оборудования выполняются расчеты подачи насосов и мощности их приводов, а также площадей поверхностей теплообменных аппаратов.
В состав СЭУ входят следующие системы:
- сжатого воздуха;
- охлаждения;
- масла;
- топлива;
- газовыпуска.
Cистема сжатого воздуха
Система предназначена для пуска и реверсирования дизелей, продувки трубопроводов и поддержания постоянного давления в пневмоцистернах, обеспечения работы пневматических инструментов, механизмов, тифонов и т.д. Сжатый воздух вырабатывают компрессоры.
В соответствии с Правилами Регистра на судне устанавливаются два компрессора: навесной (с приводом от ГД) и автономный (ручной или с приводом от электродвигателя).
Пуск дизеля проводят сжатым воздухом с давлением 2,5 ¸ 3 МПа (для МОД и СОД). Запас сжатого воздуха в баллонах должен обеспечивать не менее, 6-ти пусков. Число баллонов не менее двух с равной емкостью.
8.1.1. Суммарная емкость баллонов
v . Vs . z . n . m . Po
Vб = ¾¾¾¾¾¾¾¾, м3,
P – Pmin
где v - удельный расход воздуха на м3 объема цилиндра двигателя,
|
|
|
v = 6...9 м3/м3 (принимается равным 7 м3/м3);
Vs - рабочий объем цилиндра двигателя,
3,14 . Dц2. S
Vs = ¾¾¾¾¾¾, м3;
Dц - диаметр цилиндра двигателя, Dц = 0,22 м;
S - ход поршня, S = 0,26 м.
3,14 . 0,222. 0,26
Vs = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,01 (м3);
z - число цилиндров двигателя, z = 4;
n - число двигателей, n = 2;
m - число последовательных пусков, m = 6;
Po - давление окружающей среды, Po = 0,1 МПа;
P - давление в баллонах, P = 2,7 МПа;
Pmin - минимальное давление, при котором возможен запуск СОД,
Pmin = 0,15 МПа;
7,0 . 0,01 . 4 . 2 . 6. 0,1
Vб = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,13 (м3).
2,7 – 0,15
8.1.2. Объем тифонных баллонов
Vм . tc . Pо
V = ¾¾¾¾¾, м3,
P1t - P2t
где Vм - расход свободного воздуха тифоном, Vм = 3 м3/мин;
tc - время подачи сигнала без пополнения баллона, tc = 10 мин;
P1t - начальное давление в тифонном балоне, P1t = 3 МПа;
P2t - минимальное давление в тифонном балоне, P2t = 0,5 МПа;
3 . 10 . 0,1
V = ¾¾¾¾¾¾ = 1,2 (м3).
3 - 0,5
8.1.3. Подача компрессора
Подача компрессора из условия заполнения пусковых баллонов в течение 1 часа от минимального давления до рабочего давления
Vб . (P - Pmin)
Qk = ¾¾¾¾¾¾¾, м3/ч,
Po . tз
где Vб - суммарный объем пусковых баллонов главных двигателей, Vб = 1,74 м3;
tз - время заполнения пусковых баллонов, tз = 1 ч;
Pmin - минимальное давление, при котором возможен запуск СОД, Pmin = 0,15 кПа;
1,74 . (2,7 - 0,15)
Qk = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 45,0 (м3/ч).
0,1 . 1
8.1.4. Необходимая емкость пусковых баллонов для вспомогательных
двигателей
v . (Vsв . zв . nв + Vsв’. zв’. nв’) . m . Po
Vбв = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м3,
P - Pmin
где Vsв - рабочий объем цилиндра вспомогательного двигателя;
3,14 . Dцв2. Sв
Vsв = ¾¾¾¾¾¾¾, м3,
Для ДГ-50:
Dцв = 0,12 м - диаметр цилиндра;
Sв = 0,14 м - ход поршня;
zв = 6 - количество цилиндров;
nв = 1 - количество вспомогательных двигателей;
Pо = 3 МПа - рабочее давление в баллонах.
3,14 . 0,122. 0,14
Vsв = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,00158 (м3).
Для ДГ-100/750:
Dцв = 0,18 м - диаметр цилиндра;
Sв = 0,22 м - ход поршня;
zв = 6 - количество цилиндров;
nв = 2 - количество вспомогательных двигателей.
3,14 . 0,182. 0,22
Vsв = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,0056 (м3);
7 . (0,00158 . 6 . 1+0,0056 . 6 . 2) . 6 . 0,1
Vбв = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,12 (м3).
2,7 - 0,15
8.2. 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 (отвод теплоты в воду), расширительные цистерны (компенсация объема и удаление воздуха из системы), терморегуляторы (поддержание температуры воды и охлаждающей жидкости), трубопроводы.
Тип системы охлаждения - двухконтурная замкнутая.
8.2.1. Подача насоса пресной воды
Kз1 . ав . be . Ne . Qнр
Qвп = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м3/ч,
r . Cв . DTвп
где Kз1 - коэффициент запаса подачи, Kз1 = 2,0;
ав - доля теплоты, отводимая пресной водой, ав = 0,2;
Qнр - низшая теплота сгорания топлива, Qнр = 42700 кДж;
r - плотность воды, r = 1000 кг/м3;
Cв - теплоемкость пресной воды, Cв = 4,19 кДж/кг.град;
DTвп - разность температур на входе и выходе из двигателя, DTвп = 10 оС;
be - удельный расход топлива ГД, be = 0,189 кг/кВт.ч;
Ne - мощность ГД, Ne = 750 кВт;
2,0 . 0,2 . 0,189 . 750 . 42700
Qвп = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 57,8 (м3/ч).
1000 . 4,19 . 10
8.2.2. Подача насоса забортной воды
Kз2.(ав+ам).be.Ne.42700
Qвз = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м3/ч,
r.Cв.Cвз.DTвз
где Kз2 - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение
компрессора и дейдвуда, Kз2 = 1,45;
ав - доля теплоты, отводимая пресной водой, ав = 0,2;
ам - доля теплоты отводимая с маслом, ам = 0,2;
Cвз - теплоемкость забортной воды, Cвз = 3,98 кДж/(кг-град);
DTвз - перепад температуры забортной воды, DTвз = 17 оС;
1,45 . (0,2+0,2) . 0,189 . 750 . 42700
Qвз = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 12,4(м3/ч).
1000 . 4,19 . 3,98 . 17
8.2.3. Мощность, потребляемая насосом пресной воды
Kз . Q . H
N = ¾¾¾¾¾, кВт,
3600 . h
где Kз - коэффициент запаса мощности при мощности электродвигателя свыше
4 кВт, Kз = 1,2;
Q - подача насоса, Q = 100 м3/ч;
H - напор, H = 294 кПа;
h - К.П.Д. насоса, h = 0,65;
1,2 . 100 . 294
Nn = ¾¾¾¾¾¾ = 15,1 (кВт).
3600 . 0,65
8.2.4. Мощность, потребляемая насосом забортной воды
Kз . Q . H
N = ¾¾¾¾¾, кВт,
3600 . h
где Kз - коэффициент запаса мощности при мощности электродвигателя свыше
4 кВт, Kз = 1,2;
Q - подача насоса, Q = 25 м3/ч;
H - напор, H = 196 кПа;
h - К.П.Д. насоса, h = 0,6;
1,2 . 25 . 196
Nn = ¾¾¾¾¾¾ = 2,7 (кВт).
3600 . 0,6
8.2.5. Поверхность охлаждения холодильника системы охлаждения
ав . be . Ne . Qнр
F = ¾¾¾¾¾¾¾¾, м2,
K . DTср
где K - общий коэффициент теплопередачи для холодильников без турбулизатора,
K = 5000 кДж/м2.оС;
DTср - средняя разность температур,
DTср = [(Tп1 - Tз1) + (Tп2 - Tз2)]/2;
Tп1 - температура пресной (внутренний контур) воды на выходе из двигателя,
Tп1 = 88 оС;
Tп2 - температура пресной (внутренний контур) воды за холодильником,
Tп2 = 78 оС;
Tз1 - температура забортной воды перед водяным холодильником (после холодильника масла), Tз1 = 33 оС;
Tз2 - температура забортной воды после водяного холодильника, Tз2 = 48 оС;
DTср = [(88 - 33) + (78 - 48)]/2 = 41,7 (оС);
0,2 . 0,189 . 750 . 42700
F = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 5,8 (м2).
5000 . 41,7
8.3. Система масла
Система масла обеспечивает его подачу к трущимся поверхностям для уменьшения их трения и для отвода теплоты, выделяющейся при трении. В состав оборудования входят расходные, циркуляционные масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработанного масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др. Тип системы смазки - с “мокрым” картером. Суммарное количество масла в системе 5,1 м3, срок службы масла в главных двигателях и вспомогательных дизелях составляет 300 ч.
По назначению насосы системы масла разделяются на перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие. Выбор перекачивающего насоса производится, исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла.
8.3.1. Подача насоса для перекачки требуемого объема масла
V
Qv = ¾¾ . K, м3/ч,
t
где V - объем масла, V = 3,6 м3;
t - время перекачки, t = 1 ч;
K - коэффициент запаса, K = 1,15;
3,6
Qv = ¾¾ . 1,15 = 4,14 (м3/ч).
8.3.2. Количество отводимой теплоты
Qм = ам.be.Ne.Qнр (кДж/ч),
где ам - доля теплоты, отводимая с маслом, ам = 0,2;
Qм = 0,2. 0,189.750.42700 = 1210545 (кДж/ч).
8.3.3. Подача циркуляционного насоса
K . Qм
Qv = ¾¾¾¾, м3/ч,
r . c . DT
где K - коэффициент запаса по подаче, K = 1,17;
r - плотность масла, r = 840 кг/м3;
c - теплоемкость масла, c = 1,9 кДж/кг.К;
DT - температурный перепад в масляном холодильнике, DT = 10 оС;
1,17 . 1130696
Qv = ¾¾¾¾¾¾¾ = 82,9 (м3/ч).
840 . 1,9 . 10
Выбираем насос с подачей Qv=100 м3/ч.
8.3.4. Мощность, потребляемая насосом
Kз.Qv.H
N = ¾¾¾¾¾, кВт,
3600.hн
где H - напор для СОД, H = 300 кПа;
hн - К.П.Д насоса, hн = 0,66;
Qv - подача насоса, Qv = 100 м3/ч;
Kз - коэффициент запаса мощности, Kз = 1,5.
1,5.100.300
N = ¾¾¾¾¾¾ = 18,9 (кВт).
3600.0,66
Для очистки масла в систему включается сепаратор.
8.3.5. Производительность сепаратора
V
Qv = ¾¾, м3/ч,
tс
где V = 3,6 м3 - объем масла;
tc = 2 ч - время прокачки;
3,6
Qv = ¾¾ = 1,8 (м3/ч).
8.3.6. Поверхность охлаждения холодильников
ав . be . Ne . Qнр
Fx = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м2,
K . DTср
где ав - доля теплоты, отводимая водой, ав = 0,2;
K - общий коэффициент теплопередачи, K = 2000 кДж/м3.ч.град;
DTср - средняя разность температуры масла и воды:
(Tм1 + Tм2) - (Tв1 + Tв2)
DTср = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, оС,
Tм1 - температура масла перед холодильником, Tм1 = 50 оС;
Tм2 - температура масла за холодильником, Tм2 = 40 оС;
Tв1 - температура забортной воды перед холодильником, Tв1 = 30 оС;
Tв2 - температура забортной воды за холодильником, Tв2 = 35 оС.
(50 + 40) - (30 + 35)
DTср = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 12,5 (оС);
0,2 . 0,189 . 750 . 42700
Fx = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 48,4 (м2).
2000 . 12,5
8.3.7. Количество (суммарное) масла, заливаемого в картер ГД и ВД
rм
Gмсум = ¾¾.(k.V + (k1.V1 + k2.V2)).10-3, т,
kм
где rм - плотность масла, rм = 840 кг/м3;
kм - коэффициент, учитывающий мертвый запас, kм = 1,1;
k - количество ГД, k = 2;
k1 - количество ДГ-100/750, k1 = 2;
k2 - количество ДГ- 50, k2 = 1;
V - емкость маслосборника ГД,
V = 1,09.Ne.10-3, м3,
V = 1,09.750.10-3 = 0,81 (м3);
Ne1 - мощность ДГ-100/750, Ne1 = 110 кВт;
Ne2 - мощность ДГ–50, Ne2 = 59 кВт;
V1 - емкость маслосборника ДГ-100/750,
V1 = 1,09.Ne1.10-3, м3,
V1 = 1,09.110 10-3 = 0,12 (м3);
V2 - емкость маслосборника ДГ-50,
V2 = 1,09.Ne2.10-3, м3,
V2 = 1,09.59.10-3 = 0,064 (м3);
Gмсум = ¾¾ . (2 . 0,81 + (2 . 0,12 + 1 . 0,064)).10-3 = 1,5(т).
1,1
8.3.8. Объем сточно-циркуляционной цистерны
Qv
Vцц = 1,45 . ¾¾¾ . Kз, м3,
Z
где Qv - подача циркуляционного насоса, Qv = 63 м3/ч;
Z - кратность циркуляции масла для СОД, Z = 50;
Kз - коэффициент, учитывающий мертвый запас, Kз = 1,06;
Vцц = 1,45. ¾¾¾.1,06 = 1,94 (м3).
8.3.9. Объем цистерн сепарированного масла
Для одного ГД:
Vcм = 1,3 V, м3,
Vcм = 1,3. 0,81 = 1,053 (м3).
8.4. Система топлива
Система топлива предназначена для приема, хранения, перекачки, подогрева, очистки и подачи распыленного топлива в цилиндры дизеля. В состав системы входят:
- система низкого давления;
- система высокого давления.
Система низкого давления служит для подготовки и подачи топлива к системе высокого давления. Система включает в себя насосы, фильтры, сепаратор, подогреватели, цистерны и топливопроводы.
Система высокого давления служит для впрыскивания топлива в камеру сгорания. Система включает в себя топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунку, соединенные между собой топливопроводом высокого давления.
8.4.1 Подача насосов системы
Vт
Qv = ¾¾ . K, м3/ч,
i . t
где Vт - объем топлива, Vт = 202,8 м3;
t - время, за которое необходимо перекачать заданный объем, t = 3 ч;
K - коэффициент запаса по подаче, K = 1,17;
i - количество одновременно действующих насосов, i = 1;
202,8
Qv = ¾¾¾ .1,15 = 77,7 (м3/ч).
1.3
8.4.2. Подача топливоперекачивающего насоса
Vт
Qv1 = ¾¾, м3/ч,
i . t1
где rт - плотность топлива, rт = 850 кг/м3;
t1 = 3 ч.
202,8
Qv1 = ¾¾¾ = 67,6 (м3/ч),
1 . 3
24.be.Ne
Qv2 = ¾¾¾¾, м3/ч,
t2 . rт
где t2 = 1,5 ч;
24.0,189. 750
Qv2 = ¾¾¾¾¾¾ = 2,66 (м3/ч),
1,5.850
Qv = Qv1 > Qv2 = 67,6 > 2,66 (м3/ч).
8.4.3. Подача дежурного насоса
Vp.60
Qнд = ¾¾¾, м3/ч,
где Vp - объем расходной цистерны из условия хранения 8-ми часового расхода
дизельного топлива;
Kз . 10 . k . be . Ne
Vp = ¾¾¾¾¾¾¾¾, м3/ч,
rт
Kз - коэффициент, учитывающий мертвый запас, Kз = 1,1;
k - количество ГД, k = 2;
rт - плотность топлива, rт = 850 кг/м3;
Ne - мощность ГД, Ne = 750 кВт;
1,1.10.2.0,189.750
Vp = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 3,66 (м3/ч);
3,66 . 60
Qнд = ¾¾¾¾ = 8,8 (м3/ч).
8.4.4. Производительность сепаратора
24.(k.be.Ne+(k1.be1.Ne1 + k2.be2.Ne2))
Qтc = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м3/ч,
10 . rт
где k - количество ГД, k = 2;
k1 - количество ДГ-100/750, k1 = 2;
k2 - количество ДГ-50, k2 = 1;
be1 - удельный расход топлива ДГ-100/75, be1 = 0,225 кг/(кВт-ч);
be2 - удельный расход топлива ДГ-50, be2 = 0,26 кг/(кВт-ч);
Ne1 - мощность ДГ-100/750, Ne1 = 110 кВт;
Ne2 - мощность ДГ-50, Ne2 = 59 кВт;
24.((2.0,189.750 +(2.0,225.110 + 0,26.59))
Qтc = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,98 (м3/ч).
10.850
8.4.5. Объем расходной цистерны для вспомогательных двигателей
Кз.4.(k1.be1.Ne1 + k2.be2.Ne2)
Vpвсп = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м3;
rт
1,1.4.(2.0,225.110 + 1.0,26.59)
Vpвсп = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,34 (м3).
8.4.6. Объем расходной цистерны для автономного котла
Кз.4.kк.Вк
Vрк = ¾¾¾¾¾, м3,
rт
где kк - число автономных котлов, kк = 1;
Вк - часовой расход топлива автономным котлом, Вк = 7,16 кг/ч;
1,1 . 4 . 1 . 7,16
Vрк = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,037 (м3).
8.5. Система газовыпуска
Система обеспечивает наиболее рациональный отвод отработавших газов из цилиндров. Под рациональным отводом понимается такая организация газовыпуска, которая способствует:
- максимальному использованию энергии рабочего тела в цилиндрах и вне их;
- качественной очистке и наполнению цилиндров;
- минимальному воздействию вредных отработавших газов на среду обитания.
Состав системы:
- выпускные коллекторы, предназначенные для отвода из цилиндров отработавших газов;
- глушители шума;
- компрессоры;
- искрогасители;
- трубопроводы с малым сопротивлением выходу отработавших газов.
Каждый главный двигатель, вспомогательный двигатель и автономный котел оборудуются самостоятельными трубопроводами, которые выводятся на палубу в общий кожух-трубу.
Площадь проходного сечения трубопровода для главных двигателей:
be.Ne.(a.Lo + 1).Rг.Tг
Fд = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м2,
3600.с.Рг
где a - коэффициент избытка воздуха при горении для СОД, a = 1,3;
Lo - количество воздуха теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива, Lo = 14,3 кг/кг;
Rг - газовая постоянная продуктов сгорания, Rг = 0,287 кДж/кг.К;
Тг - температура газов за двигателем, Тг = 573 К;
Рг - давление газа в выпускном коллекторе, Рг = 4 кПа;
с - допускаемая скорость движения газов для четырехтактных двигателей,
с = 50 м/с;
0,189.750.(1,3.14,3 + 1).0,287.573
Fд = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,63 (м2).
3600 . 50 . 4
Площадь проходного сечения трубопровода для вспомогательных двигателей:
be1.Ne1.(a.Lo + 1).Rг.Tг
Fд1 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м2,
3600.с.Рг
be2.Ne2.(a.Lo + 1).Rг.Tг
Fд2 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м2,
3600.с.Рг
где a - коэффициент избытка воздуха при горении для СОД, a = 1,3;
Рг - давление газа в выпускном коллекторе, Рг = 3 кПа;
с - допускаемая скорость движения газов для четырехтактных двигателей,
с = 45 м/с;
0,225 . 110 . (1,5.14,3 +1) . 0,287 . 573
Fд1 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,19 (м2).
3600 . 45 . 3
0,26 . 59 . (1,5.14,3 +1) . 0,287 . 573
Fд2 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,12 (м2).
3600 . 45 . 3
9. РАЗМЕЩЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ В МАШИННОМ ОТДЕЛЕНИИ
В машинном отделении механизмы следует устанавливать в местах, где они будут наиболее эффективно выполнять свои функции.
Вспомогательное оборудование должно устанавливаться вблизи обслуживаемого главного механизма со стороны подвода к нему рабочего тела, а также других агрегатов, связанных общим рабочим телом и обслуживающих этот главный механизм. Такое размещение позволяет сократить длину трассы и число пересечений трубопроводов. При этом следует соблюдать промежутки между механизмами по длине, ширине, высоте, необходимые для их обслуживания.
Взаимосвязанные механизмы могут размещаться как по горизонтали, так и по вертикали. Трассировка коммуникаций должна проходить в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Механизмы, требующие постоянного наблюдения во время работы, должны располагаться ближе к посту управления.
Механизмы, являющиеся источниками вибрации и шума, необходимо устанавливать в частях судна, имеющих повышенную жесткость, или подкреплять места установки. Целесообразно использовать амортизаторы. Механизмы с горизонтальным расположением вала устанавливаются параллельно ДП, что исключает влияние гироскопического эффекта на работу подшипников при бортовой качке.
Механизмы с электроприводом должны располагаться таким образом, чтобы электродвигатели находились выше уровня пола.
Механизмы, являющиеся источником наибольшего шума, удаляются от центрального поста управления, а также от переборок и палуб, граничащих с жилыми и общесудовыми помещениями.
Особое внимание должно быть уделено расположению насосов, что вызвано необходимостью обеспечения надежного всасывания при различных условиях эксплуатации (осадка, крен, дифферент, качка):
1) перекачивающие, откачивающие, подкачивающие, циркуляционные и другие насосы устанавливаются вблизи мест забора перекачиваемых жидкостей. Они должны иметь приемные патрубки минимальной длины и большого проходного сечения. Высота установки насоса относительно уровня принимаемой жидкости должна быть по возможности минимальна и обеспечивать непрерывный прием рабочей жидкости при качке судна.
В связи с этим желательно обеспечить подачу рабочей жидкости к насосу под напором. На приемной магистрали устанавливаются невозвратные клапаны.
2) насосы, подающие топливо к двигателям и котлам, должны работать от расходной цистерны, расположенной выше уровня насоса.
3) насосы циркуляционной системы располагают в наиболее низкой части контура, предпочтительно, чтобы он забирал жидкость из охладителя и нагнетал в полость охлаждения.
4) насосы подающие масло устанавливаются вблизи сточно-циркуляционных цистерн или навешиваются на двигатель.
10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЭУ
Спроектированная судовая энергетическая установка для сухогрузного теплохода имеет следующие технико-экономические показатели.
Мощность главных двигателей: 2 x 750 кВт.
Мощность вспомогательных двигателей:
- ДГ-100/750 2x110 кВт,
- ДГ-50 59 кВт.
Тепловая мощность автономного и утилизационного котлов:
- КОАВ - 63 73 кВт;
- КАУ - 1,7 29 кВт.
Удельный расход топлива, приходящийся на движущую мощность и технические нужды:
Gту
beу = ¾¾¾¾¾¾¾¾, кг/(кВт-ч),
Neу + Nвугэу + Nоп
где Gту - суммарный расход топлива СЭУ на основном расчетном режиме,
Gту = 283,5 кг/ч;
Nвугэу - мощность, необходимая для работы вспомогательных механизмов,
Nвугэу = 110 кВт;
Nоп - мощность общесудовых потребителей, Nоп = 40 кВт;
283,5
beу = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0,172 (кг/ (кВт-ч)).
1500 + 110 + 40
11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе по специальности “Судовые энергетические установки” для проектируемого сухогрузного судна была выбрана судовая энергетическая установка, рассчитаны ее основные показатели: удельные расходы топлива, масла, технической воды, общие объемы эксплуатационных жидкостей.
ЛИТЕРАТУРА
|
|
|
