Проектирование систем охлаждения судовой дизельной установки

      -  температуры масла на  входе в охладитель ГД и  на выходе из маслоохладителя  (температуру масла на выходе  из МОД принимают в пределах 55…65 , перепад температуры масла в маслоохладителе принимают 6…10 в МОД);

      , -  температуры забортной воды на входе в маслоохладитель ГД и на выходе из маслоохладителя;

      , ;

      , ;

     

, ;

     

 м². 
 

     Площадь поверхности водоохладителя ВДГ: 

     

 м²,

     где: - коэффициент теплопередачи от пресной воды к забортной, м³ (в кожухотрубных аппаратах - в пластинчатых - Вт/м²·К), принимаем =3000, Вт/м²·К;

     

, ,

     где: - разность температур пресной воды и забортной воды на том конце теплообменника, где она имеет большое значение, ;

      , ;

       - меньшая разность температур, ;

      , ;

      -  температуры пресной воды  на входе в охладитель ВДГ и на выходе из водоохладителя;

      , -  температуры забортной воды на входе в охладитель ВДГ и на выходе из водоохладителя;

      , ;

      , ; 

     

, ,

     

 м². 

     Площадь поверхности маслоохладителя  ВДГ: 

     

 м²,

     где: - коэффициент теплопередачи от масла к забортной воде. Для кожухотрубных аппаратов -  Вт/м²·К. Принимаю = 250, Вт/м²·К;

      -температурный напор (среднелогарифмическая  разность температур), ,

     

, ,

     где: - разность температур масла и забортной воды на том конце теплообменника, где она имеет большое значение, ;

      , ;

       - меньшая разность температур, ;

      , ;

      -  температуры масла на  входе в охладитель ВДГ и на выходе из маслоохладителя;

      , -  температуры забортной воды на входе в маслоохладитель ВДГ и на выходе из маслоохладителя;

      , ;

      , ;

     

, ;

     

 м².

 

2. Техническое проектирование системы водяного охлаждения

2.1 Определение геометрических размеров МКО

 
 

     Длина МКО: 

     

 м,

     где: - коэффициент, выбираемый для транспортных судов в зависимости от расположения МКО и типа установки. Для судов с дизельной СЭУ в корме . Принимаю

       – длина главного двигателя S60MC-C, м;

     H_д = 10,08 – высота ГД, м. 

     

 м, 

     Площадь МКО:

     

 м²,

     где: =15…30, кВт/м² – удельная величина, выражающая отношение мощности ДУ к площади МКО. Принимаю =30, кВт/м².

     

 м².

     Объём МКО: 

     

 м³;

     

 м³. 

     Ширина  МКО:

     

 м;

     

 м. 

     Высота  МКО: 

     

 м;

     

 м;

 

      Координаты основного оборудования системы охлаждения 

     Таблица 2

Координаты, м  от  носовой переборки - х от ДП - z от основной линии -y Клинкет донного кингстонного ящика   1,2 -8,1 0,5 Насос забортной воды №1 1,6 -6,6 3,0   №2 1,6 -7,6 3,0   №3 1,6 -8,6 3,0   №4 1,6 -9,6 3,0 Охладитель  воздуха ГД   7,0 1,6 9,5 Маслоохладитель ГД   9,0 -2,0 6,2 Охладитель  пресной воды   9,0 2,0 6,2 Отливной  ящик   10,0 17,0 11,5 Охладитель  пресной воды ВДГ №1 1,6 10,0 6,3   №2 1,6 -1,2 6,3   №3 1,6 10,0 6,3 Маслоохладитель ВДГ №1 2,6 10,0 6,3   №2 2,6 -1,2 6,3   №3 2,6 -10,0 6,3 Отливной  ящик ВДГ   10,0 -17,0 11,5

 

№	Наименование	Обозна-чение	Размерность	Расчётная формула	1-2	2-3	3-а-4	3-b-4	4-5	2-6	6-c-7	6-е-7	6-d-7	7-8
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	Предварительная принятая скорость потока воды	Wi	м/с	1,2…2,5	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
2	Материал трубопровода	-	-	-	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10	ст 10
3	Объёмный  расход воды	Gi	м3/с		0,457	0,254	0,128	0,126	0,254	0,203	0,101	0,101	0,101	0,203
			м3/ч		1645,8	915,5	461,3	454,2	915,5	730,3	365,1	365,1	365,1	730,3
4	Условный  диаметр	Dy	мм		568,8	424,2	301,1	298,8	424,2	378,9	267,9	267,9	267,9	378,9
			м		0,569	0,424	0,301	0,299	0,424	0,379	0,268	0,268	0,268	0,379
5	Наружный  диаметр	Dнi	мм	ГОСТ 8732-78	550	406	299	299	406	377	265	265	265	377
			м		0,55	0,406	0,299	0,299	0,406	0,377	0,265	0,265	0,265	0,377
6	Внутренний  диаметр	di	мм		542,2	398,7	292,0	292,0	398,7	369,8	258,1	258,1	258,1	369,8
			м		0,54	0,40	0,29	0,29	0,40	0,37	0,26	0,26	0,26	0,37
7	Толщина стенки трубы	δ	мм		3,89	3,66	3,49	3,49	3,66	3,61	3,43	3,43	3,43	3,61
8	Максимальное  давление рабочей среды	P	МПа	0,2…0,3	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
9	Коэф., учитывающий ослабление прочности материала для сварных труб	φ	-	φ=75 для сварных  труб	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
10	Допускаемое напряжение материала труб на разрыв	[σ]	МПа	Для стали при  температуре ниже 200ºС [σ]=116 МПа	116	116	116	116	116	116	116	116	116	116
11	Прибавка на утонение труб при гибки	b	мм		0,121	0,086	0,057	0,062	0,086	0,081	0,057	0,057	0,057	0,081
12	Радиус сгиба	Ri	мм		1890	1350	897	975	1350	1278	897	897	897	1278
13	Прибавка к  расчётной толщины стенки	с	мм	Прибавка к  расчётной толщине стенок	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
14	Уточнённая  толщина труб	-	мм	ГОСТ 8732-78	4	4	4	4	4	4	3,5	3,5	3,5	4
15	Действительная  скорость потока	Wв	м/с		1,98	2,04	1,91	1,88	2,04	1,89	1,94	1,94	1,94	1,89
16	Длина погибов	lпог	м		6,48	0,80	2,35	4,11	1,59	0,74	2,08	1,56	2,08	1,48
17	Относительный радиус погибов	n1	-	обычно 2.5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
18	Количество  принятых погибов	n2	-	Принимаем из схемы  трассировки	6	1	4	7	2	1	4	3	4	2
19	Длина участка	lобщ	м	Принимаем из схемы трассировки	13,5	8,7	17,6	16,4	24,1	7,7	25,4	3	16,8	29,2
					1-2	2-3	3-а-4	3-b-4	4-5	2-6	6-c-7	6-е-7	6-d-7	7-8	5,83	3,00	5,83	7,33
20	Длина прямого  трубопровода	l	м		7,02	7,90	15,25	12,29	22,51	6,96	23,32	1,44	14,72	27,72
21	Число Рейнольдса	Rei	-		1303466	986112	678316	667936	986112	848116	607448	607448	607448	848116
22	Плотность забортной  воды	ρ	кг/м3	по таблице 5	1012	1012	1012	1012	1012	1012	1012	1012	1012	1012
23	Температура забортной  воды	t	°С		30	30	30	30	30	30	30	30	30	30
24	Солёность забортной  воды	S	%	по таблице 5	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20
25	Гидравлический  диаметр (линейный размер)	dГ	мм	dГ=di	542,2	398,7	292,0	292,0	398,7	369,8	258,1	258,1	258,1	369,8
			м		0,54	0,40	0,29	0,29	0,40	0,37	0,26	0,26	0,26	0,37
26	Кинематическая  вязкость забортной воды	υ	м2/с	по таблице 5	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6	0,824· 10-6
27	Коэф. трения	λm	-		0,080	0,086	0,093	0,093	0,086	0,088	0,096	0,096	0,096	0,088
28	Приведенная (эквивалентная  шероховатость)	К1	м	Принято	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15
29	Потери на трение	ΔНrfi	Дж/кг		2,03	3,55	8,91	6,96	10,10	2,95	16,31	1,01	10,30	11,75
30	Местные потери	Нrм	Дж/кг		96,97	7,02	52,18	72,18	21,10	3,89	77,37	75,53	77,37	16,72
31	Гидравлические  потери	Hri	Дж/кг		99,00	10,57	61,09	79,15	31,20	6,84	93,68	76,53	87,67	28,47
32	Сопротивление ОПВ ГД (ВДГ)	Δhопв	Дж/кг	Принято			45				40	40	40
33	Сопротивление МО ГД (ВДГ)	Δhмо	Дж/кг	Принято				30			30	30	30
34	Сопротивление ВО ГД (ВДГ)	Δhво	Дж/кг	Принято				30
35	Сопротивление фильтра	Δhф	Дж/кг	Принято	15
36	Сопротивление на входе	Δhвх	Дж/кг		0,98
37	Сопротивление на выходе	Δhвых	Дж/кг						2,08					1,79
38	Сопротивление погибов (90)	Δhпог	Дж/кг		11,54	2,04	7,18	12,18	4,07	1,75	7,37	5,53	7,37	3,50
39	Сопротивление тройников	Δhтр	Дж/кг		18,83	4,98	0,00	0,00	2,49	2,14	0,00	0,00	0,00	2,14
40	Сопротивление клинкетных задвижек	Δhкл.з	Дж/кг		1,18
41	Сопротивление невозвратно-запорных клапанов	Δhкл	Дж/кг		49,44				12,46					9,29
					1-2	2-3	3-а-4	3-b-4	4-5	2-6	6-c-7	6-е-7	6-d-7	7-8
42	Количество  запорных клапанов	k1	шт.	Принимаем из схемы  трассировки	8	1	2	2	0	1	2	2	2	0
43	Коэф. потерь местного сопротивления клинкетных задвижек	ζ2	-	Приложение 1	0,3
44	Количество  клинкетных заглушек	k2	шт.	Принимаем из схемы  трассировки	1
45	Коэф. потерь местного сопротивления невозвратно-запорных клапанов	ζ3	-	Приложение 1	6,3				6					5,2
46	Количество  невозвратно-запорных клапанов	k3	шт.	Принимаем из схемы  трассировки	4				1					1
47	Коэф. потерь местного сопротивления тройников	ζ4	-	Приложение 1	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
48	Количество  тройников	k4	шт.	Принимаем из схемы  трассировки	8	2	0	0	1	1	0	0	0	1
49	Напор в системе	Нс	Дж/кг		228,0
50	Расход суммарный	Gc	м3/ч	Gc = G1-2	1645,8
51	Выбор насоса	марка	-	-	4 насоса  марки  НЦВ 630/30. Подача Gc = 630 м3, напор насоса H=300 м3/ч, частота вращения n = 1450 об/мин, мощность насоса N = 70 кВт, кавитационный запаса hg = 50 Дж/кг.
52	Максимальный  напор	Hmax	Дж/кг		250,8
53	Коэф. запаса для насоса запорной воды	Kw	-	Принимаем	1,2
54	Напор насоса	Hн	Дж/кг	-	300
55	Коэф. запаса	Кз	-	K3 = Kw	1,2
56	Располагаемый кавитационный запас на входе в насос	Δhр	Дж/кг		36,3
57	Статическое давление в приёмном патрубке насоса	Р1n	Па	Принимаем	41000

                                                                                                              Таблица 4

Участки цепи	1	1-2	2-3	3-a-4	4-5	Сумма
		99,0	10,6	61,1	31,2	201,9
	2	1-2	2-3	3-b-4	4-5	219,9
		99,0	10,6	79,1	31,2
	3	1-2	2-6	6-c-7	7-8	228,0
		99,0	6,8	93,7	28,5
	4	1-2	2-6	6-e-7	7-8	210,8
		99,0	6,8	76,5	28,5
	5	1-2	2-6	6-d-7	7-8	222,0
		99,0	6,8	87,7	28,5

 

 

3. Построение суммарной характеристики сети насоса

 

    Используя основные уравнения энергии (уравнения  Эйлера и Бернулли), можно получить следующие выражения для определения напора:

 

где: k₁,k₂,k₃ – некоторые коэффициенты, определяются таким образом:

      где: – коэффициент быстроходности.

      Безразмерные  коэффициенты  k₁ и k₃ входящие в выражение, определяются по следующим зависимостям, полученным в результате статического анализа.

       ; 

           ; 

Для n_s = 194:

А₁=0,0022;

А₃=0,0020;

B₁=0,630;

B₃=0,339. 

Для :

;

;

;

. 

Тогда:

       ;

       ;

      

      

        

Напор сети:

                                                              Таблица 5

№	Qi	Qc	Hн
1	0,0	0,0	374,0
2	0,03	0,17	366,6
3	0,06	0,34	344,0
4	0,09	0,51	306,4
5	0,12	0,69	253,6
6	0,15	0,86	185,6

 

Напор сети:

где:  - коэффициент, зависящий от потерь напора на участке .