Проектирование СЭУ морского танкера

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).

         1

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).

2

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,

                                 2

 

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);

       2

 

      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);

 

 

    

                           

                           840

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;

 

63

Vцц = 1,45. ¾¾¾.1,06 = 1,94 (м3).

            50

 

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,

   25

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);

850

 

3,66 . 60

Qнд = ¾¾¾¾ = 8,8 (м3/ч).

      25

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

 

 

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).

850

 

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).

         850

 

 

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.