Судовые энергетические установки

метки: Установка, Судовой, Двигатель, Энергетический, Принимать, Топливо, Система, Равный

Судовая энергетическая установка представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных механизмов, теплообменных аппаратов, устройств и трубопроводов, пдназначенных для обеспечения движения судна с заданной скоростью, а также для снабжения судна энергией различных механизмов, систем устройств и т.п.

В состав каждой энеррегетической установки входят:

• ? главный двигатель — для создания необходимой мощности, которая обеспечивает судну заданную скорость;
• ? движитель — для преобразования энергии вращения движителя в упор, приложенный к судну;
• ? валопровод — для передачи мощности от главного двигателя к движителю;
• ? вспомогательные механизмы — для обеспечения судна электроэнергией, паром для бытовых нужд, опресненной водой и пр.

СЭУ должна быть компактной, легкой и экономичной, т.е. расходовать как можно меньше топлива на единицу мощности в час и потреблять наиболее дешевое топливо.

Одним из главных требований предъявляемых к СЭУ, является высокая надежность в работе и моторесурс — продолжительность работы без капитального ремонта.

Из вышесказанного следует: что в данном курсовом проекте предстоит решать технические задачи проектирования судна и его энергетической установки, комплексно, как единой системы, с учетом особенностей судна, его типа и назначения, условий эксплуатации.

1. Данные характеристики судна

1. Тип судна Танкер

2. Класс Морского Регистра М

3. Автономность плавания 20 суток

4. Главные размерения корпуса

длина, L 128 м

ширина, B 16 м

осадка, T 3 м

5. Коэффициент общей полноты 0,84

6. Количество гребных винтов 2 шт.

7. Скорость хода порожним 25 км/ч

Нагруженном 22 км/ч

Назначение: перевозка до четырех видов нефтепродуктов одновременно , в том числе с температурой вспышки паров ниже 60 ⁰ С, а также требующих подогрева и нефти.

Отличительные особенности — однопалубный, двухвинтовой, танкер с двойным дном и двойными бортами в районе грузовых отсеков.

2. Обоснование выбора типа энергетической установки

Выбор типа установки для проектируемого судна производится на основе сравнительной оценки перспективных вариантов, удовлетворяющих поставленным требованиям. Проработка сопоставимых вариантов СЭУ производится применительно к одним и тем же условиям, определяемым типом и назначением судна. Учитывая то, что на проектируемое судно целесообразно принять установку с малооборотным дизелем, работающим через прямую передачу на винт фиксируемого шага.

Общие сведения о котельных установках, типы котлов для теплоснабжения здания

... предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений. В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные. Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами ...

Дизельные энергетические установки

Дизельные энергетические установки (ДЭУ) получили широкое применение на судах различного назначения вследствие ряда положительных особенностей:

• возможности создания больших агрегатных мощностей на базе стандартных типоразмеров цилиндров;
• возможности использования различных типов главных передач;
• относительной простоты автоматизации управления установкой.

В настоящее время практически все суда смешанного плавания оборудованы ДЭУ. Широкому распространению ДЭУ способствует непрерывное улучшение их технико-эксплуатационных показателей вследствие совершенствования наддува и рабочего процесса дизелей, применения в них тяжёлых сортов топлива и др.

Газотурбинные энергетические установки

Газотурбинные установки (ГТУ) применяются в основном на судах

с динамическими принципами поддержания. В настоящее время на водоизмещающих судах ГТУ практически не применяются.

Простейшие ГТУ, по сравнению с другими типами СЭУ, имеют следующие преимущества:

• большую агрегатную мощность при минимальных удельной массе и габаритах;
• сравнительную простоту в обслуживании;
• достаточную приспособленность к автоматизации и дистанционному управлению.

Вместе с тем ГТУ имеют и ряд недостатков:

• относительно низкую экономичность из-за ограниченной начальной температуры газа;
• существенное влияние коррозионного воздействия внешней среды на надёжность и экономичность ГТУ открытого цикла;
• жёсткие требования к качеству топлива, используемого в ГЭУ открытого типа;
• трудность осуществления реверса;

Паротурбинные энергетические установки

Паротурбинные установки (ПТУ) применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 ч 30000 кВт).

Достигнутые уровни тепловой экономичности и надёжности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт. энергетический двигатель дизельный газовыпуск

3. Выбор главных двигателей

На проектируемом типе судов преобладающее применение получили судовые дизели благодаря их высокой экономичности, возможности использовать дешевых высоковязких сортов топлива, большому ресурсу, простоте обслуживания и относительно низким ценам производителей.

Среди положительных особенностей дизелей необходимо, отметить так же их постоянную готовность к действию, способность к непродолжительному выводу на эксплутационный режим, возможность быстрого реверса.

Потребная мощность находится на основании определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом. Основной расчет по выбору главных двигателей, был произведен в курсовом проекте “Основы кораблестроения”. Результаты расчета представлены на рисунке № в виде зависимостей Dв = f(n) и Ne = f(n).

При сравнении дизелей, выбранных в качестве главных на судне, применяем следующие показатели:

? тактность двигателя

? число цилиндров

? средняя скорость поршня

? степень сжатия

? удельная поршневая мощность

? среднее эффективное давление

Автоматизация на судах

... эксплуатации СЭУ, установленных на судах, определяют Правила технической эксплуатации судовых технических средств. В соответствии ... дизель подает стимулирующие устройство 9. Контролирует правильность функционирования системы блок самоконтроля 8. 2. Судовые котельные установки. ... же надежно защитить оборудование при аварийных ситуациях. Автоматика систем вентиляции должна обеспечивать: * автоматическое ...

? удельные расходы топлива и масла

? габариты

? удельная масса

? уровень шумности

? ресурс

По каждому из показателей двигатели ранжируются, им присваиваются баллы в соответствии с занятыми местами.

Рассмотрим некоторые показатели дизелей более подробно.

Тактность двигателя. Область применения в ГЭУ четырехтактных дизелей — средние и малые мощности; превосходство четырехтактных дизелей над двухтактными на этих мощностях справедливо как при средних, так и при высоких частотах вращения коленчатых валов. Поэтому отдаем предпочтение четырехтактным СОД и ПОД.

Для начала находим площадь смоченной поверхности:

S= L(0.8б+0.2)(B+2T)= 128*0.872*22=2455 м ²

Определяем сопротивление движения судна по формуле:

R= C*S*( pv ² /2 )= 5,1*2455*(1*6,11*6,11/2)=233 кН

Определяем приближённую мощность двигателя:

P=R* v = 233*6,11= 1428кВт

Определяем полную мощность двигателя

Рассчитываем коэффициент засасывания и упор винта

W=0.26 t=0.22

Пропульсивный к.п. д мы принимаем из расчётов по Дисциплины ТУС он равен 0,55

Упор винта рассчитываем по формуле

Выбираем ряд максимальных диаметров винта D _max =0.7 T_k так как двухвальное судно и D_min = 0,5T_k D_max =2.1 м D_min =1,5м

Для винта в насадке минимально необходимое дисковое отношение с принимаемая 0,58 , учитываются и количество лопастей винта Z=4.

Из выше рассчитываемого выбираем двигатель из справочника 6ЧРН36/45

Мощностью 824 кВт

4. Расчет элементов главной судовой передачи

Расчёт валопровода.

При проектировании судового валопровода дизельной установки в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра, производим определение основных размеров валопровода.

Так как рассчитываемый танкер имеет кормовое расположение МО, то промежуточный вал не требуется, а его расчет нужен лишь для расчета других валов.

Рассчитываем диаметр промежуточного вала по формуле данной из методички dпр=L*

Диаметр гребного винта определяем по формуле

D=1.1dпр+kDгв=1,1*22+0,7*2,31=0,38 м

Проверка прочности вала

Расчет валов на прочность выполняется по приведенным напряжениям бп с помощью следующей формулы:

• бп=(бо2+3·фк2)0,5 < бт/Ка,

где бо=бсж+би+30 — наибольшие нормальные напряжения сжатия, МПа;

• бсж=0,001·N/(р·dв2)- напряжения сжатия от упора движителя, МПа;
• би=0,01·Миз/(р·dв3)- наибольшие напряжения при изгибе, МПа;
• фк=0,0008·Рв/(nв·dв3) — напряжения кручения, МПа;
• nв — номинальная частота вращения вала, с-1;
• Ка — запас прочности, принимаемый равным для промежуточного вала 2,8 , а для гребного — 3,15;

N=0,85·Ре·зп·зв·зпр/V = 0,85

• 824
• 0,97
• 0,95
• 0,55/6,11 = 58,09 — упор движителя, кН;

• Pе = 824 кВт — номинальная мощность главного двигателя, кВт;
• Рв = 824 кВт — номинальная мощность, передаваемая валом, кВт;
• nв — номинальная частота вращения вала, с-1;
• dв — диаметр рассчитываемого вала, м;
• Vт = 22 км/ч = 22/3,6 = 6,11 м/с — скорость судна, м/с;

Миз=l2·(0,42·Dв+30·l2·dг2) = 0,51·(0,42·2,31 +30·0,51·0,22) = 2,21 — максимальный изгибающий момент на гребном валу в кН·м при расположении винта диаметром Dв на консоли длиной l2 в м,

Очистка воздуха от патогенных микроорганизмов

... зависит от характера загрязнений и требований, предъявляемых технологическим процессом. Имеющиеся сегодня на рынке мембраны позволяют создать фильтры, обеспечивающие различные уровни очистки воздуха, ... попадания микроорганизмов с воздухом 1 ) первичная контаминация атмосферного воздуха; 2) неудовлетворительная подготовка к работе из-за отсутствия системы воздухоподготовки, неэффективной работы из- ...

Производим расчет гребного вала диаметром dг = dв = 0,22 м, для него

бп=(бо2+3·фк2)0,5 = (35,02 + 3

• 21,12)1/2 = 50,6 <
• 260/3,15 = 82,54,

где бо=бсж+би+30 = 2,1+ 3,0 + 30 = 35,1 МПа;

бсж=0,001·N/(р·dв2) = 0,001

• 58,09/0,22 = 2,64 МПа;

би=0,01·Миз/(р·dв3) = 0,01

• 2,21/3,14*0,39 = 3,19 МПа;

фк=0,0008·Рв/(nв·dв3) = 0,0008

• 824/(6,25
• 0,33) = 31,9 МПа;
• Ка — запас прочности, принимаемый равным для гребного — 3,15;

5. Расчёт систем энергетической установки

Для обеспечения нормальной работы двигатели (главные и вспомогательные) и котельная установка СЭУ оборудуются системами: топливной, маслянной, водяного охлаждения, сжатого воздуха и газовыпуска. Каждая система может быть подразделена на две части: непосредственно связанную с двигателями и судовую.

Топливная система

При использовании на судах тяжелого топлива применяется двухтопливная система.

Пуск дизеля из холодного состояния осуществляется на дизельном топливе с переключением на тяжелое топливо после прогрева двигателя. На рис. 2 приведена схема двухтопливной системы для двигателя работающего на моторном топливе. Топливо через наливнык палубные втулки, фильтр грубой очистки поступает в цистерну основного запаса 1 (дизельное топливо) и в цистерны 25 (тяжелое топливо)

Рис. 2 Схема топливной системы:

1 — цистерны запаса легкого топлива

2,3 — патрубки схемного резервирования перекачивающих насосов

4 — фильтр грубой очистки топлива

5 — топливоперекачивающие насосы, конечный подогреватель топлива

6 — фильтр тонкой очистки топлива

7 — сепаратор

8 — контрольное окно перелива

9 — расходная цистерна легкого топлива

10 — измеритель уровня

11 — запорный клапан

12 — клапан слива отстоя

13 — путевой фильтр грубой очистки топлива

14 — трехходовой кран

15 — деаэрационная система

16 — топливоперекачивающий насос

17 — конечный подогреватель топлива

18 — сдвоенный фильтр тонкой очистки топлива

19 — датчик регулятора вязкости

20 — топливный насос высокого давления

21 — труба возврата избытка топлива

22 — расходная цистерна тяжелого топлива

25 — цистерны запаса тяжелого топлива

26 — цистерна грязного топлива

Дизельное топливо. Из запасной цистерны 1 дизельное топливо через фильтр грубой очистки 4 и фильтр тонкой очистки 6 топливоперекачивающим насосом 5 с электроприводом в расходную цистерну 9. Из расходной цистерны 9 через быстрозаходный клапан 11 с дистанционным управлением оно самотеком поступает к трехходовому клапану 14, далее топливо поступает в смесительную колонку-деаэратор из которой топливо топливоперекачивающим насосом 16 через топливоподогреватель тяжелого топлива 17, фильтр тонкой очистки 18, датчик регулятора вязкости 19 подается к топливным насосам высокого давления 20. Избыток топлива через редукционный клапан по трубопроводу 21 сбрасывается в смесительную колонку. При необходимости дизельное топливо может быть пропущено через сепаратор 7.

Моторные масла и присадки

... отложений на поршнях двигателя зависит от концентрации моюще-диспергирующей присадки в масле и содержания серы в применяемом топливе. Кроме концентрации присадок существенное значение имеет ... последовательно несколькими реагентами. После очистки - конечной стадии переработки - обычно получают готовые товарные моторные масла. Моторные масла работают в наиболее тяжелых и неблагоприятных условиях по ...

Тяжелое топливо. Из основного запаса мазут через фильтр грубой очистки 14 забирается топливоперекачивающим насосом 5 и пройдя подогреватель 17 поступает в отстойную цистерну 23. Из отстойной цистерны мазут поступает в сепараторы 7, очищенное топлево направляется в расходную цистерну тяжелого топлива 22. Оборудование расходной и отстойной цистерн включает измерительные уровни 10, контрольные уровни перелива 8, подогреватели топлива 24 и клапаны слива отстоя 12. Из расходной цистерны мазут через путевой фильтр грубой очистки самотеком направляется к трехходовому клапану 14. При переходе с одного вида топлива на другой некоторое время дизель работает на смеси топлив, что обеспечивает нормальный температурный режим.

Вместимость цистерн в м ³ определяется так:

• запасных тяжелого топлива (для главных двигателей и автономного котла)

V _этт = 1,1(0,8

• a_x

• x
• b_e

• P_e +x_b

• b_eb

• P_eb +a_к

• х_к

• В_к )ф_а /с_т = 1,1(0,8·0,5 ·2

• 0,204
• 900 +0,25
• 1
• 21)
• 168/930 = 1,1(146,88+5,25) ·0,18 = 30,12 м³ ;

• запасных дизельного топлива (для вспомогательных двигателей)

V _этд = 1,1(0,2

• a_x

• x
• b_e

• P_e +x_b

• b_eb

• P_eb +a_к

• х_к

• В_к )ф_а /с_т = 1,1(0,2

• 0,5
• 2 ·0,204
• 900 +3
• 0,224 ·110)
• 168/860 = 1,1(36,72 + 73,92) ·0,18 = 21,9 м³ ;

• расходных (расходно-отстойных) для главных двигателей дизельного топлива

V _рт =1,1

• 8
• x
• b_e

• P_e /с_т = 1,1·12·2·0,204·900/930 = 5,2 м³

тяжелого топлива

V _рт =1,1

• 12
• x
• b_e

• P_e /с_т = 1,1·8·2·0,204·900/860 = 3,75 м³

• расходных для вспомогательных двигателей

V _рт =1,1

• 4
• x_b

• b_eb

• P_eb /с_т = 1,1·4·3·0,224·110/860 = 0,38 м³ ;

• расходных для вспомогательных автономных котлов

V _рт =1,1

Технология получения дизельного топлива из рапсового масла

... быть идеальны для работы реактивного двигателя, в то время как другие - для дизельного. Урожайность ... 50% состоят из масел, которые используются для производства биодизельного топлива. В настоящее время ... можно использовать вместо привычной солярки (дизеля минерального). Водоросли - это источник энергии ... органических растворителях мало растворимо в воде Физико-химические показатели биотоплива: Цетановое ...

• 4
• x_к

• В_к /с_т = 1,1·4·1·21/930 = 0,1 м³ ;

• сточной

V _ст =(0,06ч0,12)

• УР/1000 = 0,1·2038/1000 = 0,203 м³ ;

• аварийного запаса топлива

V _ат =1,1

• 24
• x
• b_e

• P_e /с_т = 1,1·24·2·0,204·900/930 = 10,4 м³ ;,

где x, x _b и х_к — количество главных двигателей, вспомогательных двигателей и автономных котлов;

P _e , P_eb и УР — номинальные эффективные мощности главного двигателя, вспомогательного двигателя и суммарная мощность всех дизелей СЭУ, кВт;

b _e и b_eb — удельные эффективные расходы топлива главного и вспомогательного двигателей, кг/(кВт

• ч);

В _к — расход топлива автономного котла, кг/ч;

1,1 — коэффициент, учитывающий «мертвый» запас топлива;

8, 12, 4,и 24 — регламентируемая продолжительность потребления топлива из соответствующих цистерн, ч;

a _x — коэффициент ходового времени, принимаемый равным для пассажирских судов — 0,62, сухогрузных — 0,6, буксиров и толкачей — 0,65 и танкеров — 0,5;

a _к — коэффициент использования автономного котла, принимаемый равным 0,2…0,3;

ф _а — продолжительность автономного плавания, ч;

с _т — плотность топлива, принимаемая равной для дизельного топлива — 860 кг/м³ , моторного — 930 кг/м³

В случае, если для главных двигателей и автономных котлов используется высоковязкое (моторное) топливо, то запас можно принять равным 85% запаса топлива для главных двигателей и 100% запаса топлива для автономных котлов. Остальное (15% запаса топлива для главных двигателей и 100% — для вспомогательных двигателей) — дизельное топливо.

Масляная система

Давлеие масла в маслоохладителях должно быть больше давления охлаждающей воды.

Принципиальная схема масляной установки показана на рис. 4. Масло в запасную цистерну 11 принимается с главной палубы (с двух бортов), где размещаются наливные палубные втулки 10. К трубопроводу, выходящему из запасной цистерны, подключены всасывающие магистрали резервного масляного насоса 12 и насоса 13 с ручным приводом. Всасывающие магистрали насосов 12 и 13 через систему трубопроводов и вентилей могут пдключаться к трубопроводам цистерны сепарированного масла 14, сточной 20, маслосборников 2 циркуляционной смазочной системы главных дизелей, картеров главных 1 и вспомогательных 8 дизелей.

Нагнетательные магистрали насосов 12, 13 через систему трубопроводов и вентилей позволяют раздельно подавать масло в маслосборники 2, в картеры вспомогательных дизелей 8, в нагнетательную магистраль циркуляционного насоса 4, отстойную 15 и сточную 20 цистерны, к упорным подшипникам 22 и при необходимости через палубные втулки 9 на главную палубу для выдачи на берег или другим судам.

Наддув поршневых двигателей. Системы и схемы наддува. Пределы ...

... двигателя в широком диапазоне режимов. В сочетании с газотурбинным наддувом инерционный наддув применялся в дизелях грузовых автомобилей -- система комбинированного наддува Шера (Рисунок 3). Уровень повышения давления наддува при инерционном наддуве ... через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, ...

Главные дизели 1 имеют циркуляционную смазочную систему с <сухим> картером. Масло из картера дизеля 1 отсасывается насосом 3 и подается в маслосборник 2, откуда циркуляционным насосом 4 направляется в фильтр грубой очистки 5 и далее через терморегулятор 6, холодильник 7 или в обход него в главную распределительную магистраль дизеля на смазку и охлаждение узлов последнего.

В случае выхода из строя одного из насосов 3 ил 4 включается резервный насос 12. Прокачка масла перед пуском может осуществляться насосом 12 или насосом 13 с ручным приводом. Свежим маслом система заправляется через маслосборники 2 резервным или ручным насосом из запасной цистерны 11 или цистерны сепарированного масла 14. Отработавшее масло удаляется через маслосборники 2 самотеком в сточную цистерну 20, которая оборудована змеевиковым подогревателем 21.

Из сточной цистерны масло насосом 12 или 13 подается в отстойную цистерну 15.

Вспомогательные дизели 8 имеют смазочную систему с <мокрым> картером. Заполнение системы свежим маслом производится в карты дизелей насосом 13 с ручным приводом. Отработавшее масло из картера сливается самотеком в цистерну 20.

Вместимость цистерн в м ³ определяется

• запасных

V _ам =[1,1(x·а_х ·С_cir ·P_e +x_b ·C_cirb ·P_eb )ф_a +a_м ·УP]/с_м = [1,1(0,6·2·0,0011·900+3·0,00136·110) ·168+2,7·2038]/899 = 7,15 м³ ;

• циркуляционных (маслосборников)

для тихоходных дизелей (частота вращения коленчатого вала не более 800 об/мин)

V _цмг =(8,5ч13,6)Р_е ·10^-4 = 10·900·10^-4 =0,9 м³ ;

• циркуляционных (маслосборников)

для быстроходных дизелей

V _цмв =(5,5ч6,8)Р_е ·10^-4 = 6,0·110·10^-4 = 0,066 м³ ;

• расходных ( или сепарированного масла)

V _рм =(1,1ч1,5)V_цм = 1,2·0,9 = 1,08 м³ ;

• сточных и отстойных

Р _{co м} =1,1(УV_цмг +УV_цмв ) = 1,1(1,708+0,198) = 2,01 м³ ;

где С _cir и C_cirb — удельные эффективные расходы масла главного и вспомогательного двигателей, кг/(кВт·ч);

a _м — удельная масса масла в сточных цистернах или картерах двигателей, принимаемая равной для тихоходных дизелей 2,7 кг/кВт, быстроходных — 2,95 кг/кВт;

с _м — плотность масла, принимаемая равной 899 кг/м³ ;

УV _цмг и УV_цмв — суммарная вместимость маслосборников или картеров главных и вспомогательных двигателей, м³ .

Подача резервного циркуляционного насоса в м ³ /ч определяется:

Q _нц =(1,2ч1,6)а_тм ·b_e ·P_e ·Q_н /(С_м ·с_м ·Дt_м ) = 1,2·0,06·0,204·900·42000/(2,1·899·10) = 29,4 м³ /ч;

Подача маслоперекачивающего (для заполнения расходных цистерн) насоса определяется:

Общие сведения о системах отопления

... среды. Жидкая (вода и другие жидкости) или газообразная (пар, воздух, газ) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем. Система отопления для выполнения возложенной ... 22 в помещениях гражданских зданий). Конвективное или лучистое отопление помещений осуществляется специальной технической установкой, называемой системой отопления. Система отопления - это совокупность ...

Q _мп =V_рм /ф = 0.972 м³ /ч ,

где а _тм — доля теплоты, отводимая маслом, принимаемая равной для тихоходных дизелей 0,05ч0,07, быстроходных — 0,07ч0,08;

С _м — теплоемкость масла, принимаемая равной 2ч2,2 кДж/(кг·К);

Дt _м — разность температур масла на входе и выходе из дизеля, принимаемая равной 6ч12°С.

Выюираем шестеренный насос марки ШФ 2-25-1,4/16Б-13 обеспечивающий подачу 1,4 м ³ при давлении нагнетания 1,6 МПа, частоте вращения 1450 об/мин, мощности приводного электродвигателя 2,2 кВт, имеющего габариты 790х397х355 мм и сухую массу 58 кг.

Производительность сепаратора Q _см в м³ /ч определяется из условия обеспечения необходимой кратности очистки масла

Q _см =(l,5ч3,5)УV_цм /ф_e = 2,01

• 1906/8 = 0,47 м³ /ч,

где 1,5ч3,5 — кратность очистки масла (большие значения для тихоходных дизелей);

УV _цм — суммарная вместимость маслосборников главных и вспомогательных двигателей, м³ ;

• время работы сепаратора в сутки, равное 8ч12 ч. Принимаем ф _с = 8 ч.

Система водяного охлаждения

Подача насосов в м ³ /ч определяется:

• внутреннего контура

Q _вв =(l,2ч1,3)а_тв ·b_e ·P_e ·Q_н /(С_в ·с_в ·Дt_в ) = 1,25·0,15·0,204·824·4200/(4.19·1000·10) = 34,5 м³ /ч,

• внешнего контура

Q _ва =(l,4ч1,5)(а_тв +а_тм )b_e ·P_e ·Q_н /(С_а ·с_а ·Дt_а ) = 1,45·(0,15+0,08) ·0,204·824·42000/3,98·1020·20) = 31.6 м³ /ч,

где а _тв — доля теплоты, отводимая водой, принимаемая равной для тихоходных дизелей с наддувом 0,12ч0,17, быстроходных — 0,15ч0,20;

С _в и С_а — теплоемкости пресной воды внутреннего контура и забортной воды внешнего контура, равные 4,19 и 3,98 кДж/(кг·К) соответственно;

с _в и с_а — плотности воды внутреннего контура и забортной воды, равные 1000 и 1020 кг/мг соответственно;

Дt _в и Дt_а — разности температур воды во внутреннем контуре на выходе и входе в дизель и во внешнем контуре на выходе и входе в холодильник, принимаемые равными 10ч12°С и 15ч25°С соответственно.

В целях унификации обычно принимают Q _вв =Q_ва = 32,7 м^3/ ч.

Поверхность охлаждения в м ² водяного холодильника:

F _{x в} =а_тв ·b_e ·P_e ·Q_н /(3600k_тв ·Дt_вср ) = 0,15·0,204·824·42000/3600·1,0·35 = 9,18 м² ,

где k _тв — общий .коэффициент теплопередачи от воды к воде, равный для трубчатых холодильников 0,58ч0,82 кВт/(м² ·К), пластинчатых 1,00ч1,16 кВт/(м² ·К);

Дt _вср =[(t_в ‘-t_a ‘)-(t_в »-t_a »)]/2,3*lg[(t_в ‘-t_a ‘)/(t_в »-t_a »)] =[(80-32) — (70-45)]/2,3lg[(80-32) — (70-45)] = 35⁰ C

Система питания дизеля

... нагрузки двигателя. Система питания дизеля состоит из систем подачи воздуха, подачи топлива и выпуска отработавших газов. В систему питания четырехтактного дизеля ЯМЗ-236 (рис. 1, а) входят топливный бак 9, ... и летние топлива различаются главным образом температурой застывания. Качество дизельного топлива оценивают октановым числом. Дизельное топливо сравнивают со смесью из двух топлив: цетана и ...

• среднелогарифмическая разность температур для противоточных холодильников, ⁰ C;

t _в ‘ и t_в » — температуры воды во внутреннем контуре на выходе из дизеля и холодильника, принимаемые равными 75ч90°С и 65ч80°С соответственно;

t _a ‘ и t_a » — температуры забортной воды на входе и выходе из водяного холодильника, принимаемые равными 30ч32°С и 45ч50°С соответственно.

Система сжатого воздуха

Вместимость баллонов в м ³ :

• пусковых

УV _пб =u_п ·V_s ·z·x·п_р ·р_о /(р_б1 -р_б2 ) = 8·0,01·8·2·12·0,098/(3-0,5) = 0,6 м³ ;

• для тифона V _тб =k_н ·u_т ·ф_с ·р_о /(р_т1 -р_т2 ) = 0,128·2·5·0,098/(3-0,5) = 0,05 м³ ,

где u _п — удельный расход свободного воздуха на 1м³ объема цилиндра дизелей при пуске, который составляет 8ч10 м³ /м³ _, принимаем u_п = 10 м³ /м³ ;

V _s =р·D² ·S/4 =3,14·0,22² ·0,28/4 = 0,01 м³ — рабочий объем цилиндра, м³ ;

• D и S — внутренний диаметр цилиндра и ход поршня, м;
• z — число цилиндров двигателя для двигатель 8ЧНСП22/28, z = 8;

п _р — число последовательных пусков и реверсов двигателя, принимаемое равным 12 для реверсивных и 6 для нереверсивных дизелей;

р _о — давление окружающей среды, равное 0,098 МПа;

р _б1 и р_б2 — начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможен пуск дизеля, принимаемые равными 3ч6 МПа и 0,5ч1,0 МПа соответственно, принимаем р_б1 = 3МПа и р_б2 = 0,5МПа;

k _н — коэффициент насыщения сигналами, принимаемый равным 0,128;

u _т — расход тифоном свободного воздуха, принимаемый равным 1ч6 м³ /мин, принимаем u_т = 2 м³ /мин ;

ф _с — продолжительность подачи сигнала, принимаемая равной для судов классов «0» и «М» — 5 мин;

р _т1 и р_т2 — начальное давление воздуха в баллоне после его заполнения и нижний его предел, при котором еще возможна подача сигнала, принимаемые равными 3 МПа и 0,5 МПа соответственно.

По Правилам Речного Регистра РФ число пусковых баллонов n _б =УV_пб /V_б должно быть не менее двух для каждого главного двигателя и одного — для вспомогательного двигателя, где V_б — емкость пускового баллона по ГОСТ 9731-79 или ГОСТ 999-73, м³ , а компрессоров — не менее двух на судно (один может быть навешен на двигатель).

Подача компрессора по свободному воздуху определяется в м ³ /ч не менее

Q _к =УV_пб

• (р_б1 -р_б2 )/(р_о ·ф_а ) = 0,6·(3-0,5)/(0,098·1) = 15,3 м³ /ч,

где ф _а — время заполнения баллонов, принимаемое равным 1ч.

Выбираем компрессор 22К-45/32 имеющий подачу 16,2 м ³ /ч, давление нагнетания 15 МПа, мощность приводного электродвигателя 7,5 кВт, массу 335 кг.

Выбираем баллоны для пуска главных двигателей вместимостью по 0,1 м ³ на рабочее давление 3 МПа диаметром 325 мм, длиной 1695 мм, массой 124 кг. Число пусковых баллонов для главных двигателей n_б = V_{n б} /V_б = 0,6/0,1 = 6 штук.

Система теплоснабжения

На танкерах и больших судах в основном используют системой парового отопления. Система парового отопления представляет собой совокупность трубопроводов, аппаратов, приборов и устройств, предназначенных для подачи водяного пара к отопительным приборам (паровым грелкам) и отвода от них отработавшего пара и конденсата. До второй мировой войны эта система являлась основным средством отопления жилых и служебных помещений судов. С появлением в 50-х годах систем комфортного кондиционирования воздуха она стала использоваться в основном для отопления МО (при стоянке судна), механических мастерских, хозяйственных кладовых, санитарно-бытовых и санитарно-гигиенических помещений, коридоров и тамбуров.

В системе парового отопления в качестве теплоносителя применяется сухой насыщенный пар давлением не более 0,3 МПа. Воздух в помещениях подогревается теплотой, поступившей от пара через стенки теплообменных приборов (радиаторов).

Система парового отопления часто выполняется совмещенной с системой хозяйственного пароснабжения, обеспечивающей паром с давлением 0,5 МПа следующие потребители: кипятильники, пищеварочные котлы, водонагреватели, стиральные машины, воздухоподогреватели, кондиционеры и др.

Рис. 7 Схема системы теплоснабжения.

В данной работе для танкера мы применяем двухпроводную систему парового отопления. Двухпроводная система парового отопления состоит из:

котел КОАВ 200

редукционный клапан;

• предохранительный клапан;
• сепаратор пара (водоотводный);
• парораспределительная коробка;
• магистраль свежего пара;
• отростки к грелкам;
• грелки;
• запорный конденсатный клапан;
• отростки конденсатного трубопровода;
• запорный игольчатый клапан;

магистраль конденсатного трубопровода,

сборная коробка конденсата;

• отводная труба конденсата;
• конденсатоотводчик;
• конденсатный трубопровод;
• теплый ящик.

На судах малого водоизмещения применяют обычно централизованный принцип построения, во всех остальных случаях — групповой. При групповом принципе вся система разбивается на отдельные участки, обслуживающие палубы, платформы, надстройки и т. д. В зависимости от способа подвода пара к грелкам и отвода от них конденсата системы выполняют двухпроводными и однопроводными. Нам даны принципиальные схемы устройства одно- и двухпроводной систем парового отопления для судов. Но выбираем экономически оптимальную при которой и будет работать наша система теплоснабжения. Далее приводим сравнение выбора.

Из схем видно, что при двухпроводной системе все грелки данной группы помещений включаются между трубопроводом свежего пара и магистралью отработавшего пара параллельно, в то время как при однопроводной системе — последовательно. При однопроводной системе отопления не нужен трубопровод отработавшего пара (конденсата), в результате чего количество труб для его монтажа потребуется значительно меньшее, чем при двухпроводной системе. Конструктивно однопроводная система проще, однако клапаны у нее более сложной конструкции, чем устанавливаемые перед грелками, которые должны пропускать пар в грелку, а из неё выпускать конденсат. При паровом отоплении обеспечивается более быстрый прогрев помещения, чем при водяном, однако аккумуляция теплоты в системе значительно меньше. К основным недостаткам системы, ограничивающим ее применение на судах, относят возможность пригорания пыли на грелках вследствие высокой температуры пара и создаваемый при работе шум, оказывающий неприятное воздействие на людей.

Системы парового отопления, выполненные по однопроводной схеме, по массе легче двухпроводных на 25—30%. Однако нагревательная способность их грелок ниже, чем двухпроводных, из-за увлажнения пара движущимся вместе с ним конденсатом.

Нагревательные элементы размещают на расстоянии не менее 50 мм от изолированных и не менее 30 мм от негорючих поверхностей помещения.

Это необходимо для противопожарных целей и создания возможности циркуляции воздуха у прибора. Как грелки, так и трубы системы крепят на подвесках и кронштейнах.

В местах прохода трубопроводов парового отопления через деревянные переборки или переборки, облицованные сгораемыми материалами, должны быть предусмотрены разделки не менее 50 мм на сторону, облицованные кровельной сталью по слою асбеста толщиной 2 мм.

Трубы свежего пара покрывают изоляцией. Как правило, трубы конденсата не изолируют, а для предохранения людей от ожогов закрывают металлическими кожухами. На трубопроводах не должно быть «мешков», т. е. местного понижения. При неизбежности такого мешка в данном месте устанавливают спускную пробку.

Система газовыпуска

В состав газовыпускной системы входят газовыпускные трубы на каждый главный и вспомогательный двигатель и автономный котел, компенсаторы, изоляция, глушители и искрогасители.

Площадь сечения газовыпускного трубопровода F _т в м² определяется:

F _т =g_e

• N_e

• (б·L_o +1)R·T/(3600·v_т ·p_т ),

где g _e — удельный расход топлива, g_e = 0,204 кг/(кВт·ч)

N _e — мощность двигателя на номинальном режиме, N_e = 900 кВТ;

б — коэффициент избытка воздуха, принимаемый для главных дизелей б = 1,95

L _o =14,3 кг/кг — теоретически необходимее количество воздуха для сгорания 1 кг топлива;

• R — 0,287 кДж/(кг·К) — газовая постоянная продуктов сгорания;

Т — температура выпускных газов, принимаем T = 600 К

v _т — допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаемая равной для четырехтактных дизелей 30 м/с

p _т — допустимое давление в трубопроводе, принимаем равным 1,03·100 кПа.

F _т =g_e

• N_e

• (б·L_o +1)R·T/(3600·v_т ·p_т ) = 0,204·900·(1,95·14,33+1) ·0,287·600/3600·30·1,03·10² = 0,082 м² _.

Площадь сечения газовыпускных трубопроводов F _т в м² определяется

F _т =B·(б·L_o +1)R·T/(3600·v_т ·p_т ) = 21·(1,25·14,33+1)0,287·550/(3600·20·1,03·10² ) = 0,0085 м² ,

В — часовой расход топлива главным или вспомогательным двигателем или автономным котлом, кг/ч, из табл.2 B = 21 кг/ч;

б — коэффициент избытка воздуха, принимаемый для главных дизелей б = 1,25

Т — температура выпускных газов, принимаем T = 550 К;

v _т — допустимая скорость движения газов в трубопроводе, принимаемая равной для четырехтактных дизелей 20 м/с;

p _т — допустимое давление в трубопроводе, принимаем равным 1,03·100 кПа

Рис. 8. Принципиальная схема системы газовыпуска.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта расчёта ЭУ танкера с целью повышения его скорости на 3%” установлено, что судно-проект обладает преимуществом перед судном, т.к. замена главных двигателей привела не только к увеличению скорости судна на 3%, но и за счет лучших показателей этих двигателей повысился КПД энергетического комплекса.

В курсовом проекте было выполнено следующее:

1. Выбран двигатель для судна и обоснован его выбор. В ходе проведенных расчетов мы выбрали двигатель 6ЧРН36/45, исходя из того, что у него самый высокий комплексный показатель качества. Так же он выгоден тем, что имеет меньший расход масла и топлива, КПД судового комплекса у него больше. Таким образом, после расчетов было выявлено, что двигатель марки 6ЧРН36/45 наиболее полно отвечает требованиям мощности, ресурсу, расходу топлива и.т.п.

2. Были рассчитаны системы обслуживающие СЭУ. Для обеспечения нормальной работы, двигатели и котельная установка оборудуются топливной, масляной системами, системами водяного охлаждения, сжатого воздуха, газовыпуска. Расчет параметров основных элементов этих систем позволил определить необходимые запасы топлива, масла и воздуха для беспрепятственного функционирования судовых агрегатов и механизмов в условиях запланированного автономного плавания. А так же для каждой системы были выбраны необходимые и более экономичные составляющие. Такие как: насосы, сепараторы, компрессоры, баллоны.

3. Рассчитан валопровод и найдены диаметры промежуточного вала ( dпр = 220 мм) и гребного вала (d1 = 380 мм).

Произведен расчет этих валов на прочность. Результаты удовлетворяют запасу прочности. Необходимый запас по критической частоте вращения обеспечен. Также обеспечен необходимый запас по продольной устойчивости.

4. Выбрана оптимальная система теплоснабжения, в виде двухтрубной системе парового отопления.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kontrolnaya/sudovyie-energeticheskie-ustanovki/

1. Васильев А.В. Гидродинамика судов внутреннего плавания, в 4 ч, ч.1 Расчет сопротивления движению судов внутреннего плавания: Учеб. пособие. 2-е изд. перераб. и доп. / А.В. Васильев, В.Н. Сави-нов, П.Н. Егоров. — Н. Новгород, НГТУ, 1996. — 147 с.

2. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания / Под. ред. А.М. Басина, Е.И. Степанюка — Л.: Транспорт, 1999. — 272 с.

3. Конаков Г.А., Васильев Б.В. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота: учебн. Для вузов. М.:ТРАНСПОРТ, 2000.

4. Иванченко А.А., Хандов А.М. Судовые энергетические установки. — СПБ.: СПБГУВК. 2010.