Uploaded by Дмитрий Филимонов

Курсовая СЭУ

advertisement
10-001
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Волжский государственный университет водного транспорта»
Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок
Курсовая работа по дисциплине
«Судовые энергетические установки»
Вариант № 0, группа №3
Выполнил:
студент группы ОСМ-412
Д. Ю. Филимонов
Проверил:
Доцент, к.т.н.
М. Ю Храмов
Нижний Новгород
2020 г.
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Выбор главных двигателей
3. Расчет элементов главной судовой передачи
4. Расчет валопровода
5. Расчёт системы водяного охлаждения
6.
Технико-экономические показатели
Заключение
Библиографический список
5
6
10
14
14
19
34
34
35
Введение
Современное развитие транспортного флота характеризуется созданием
высокопроизводительных грузовых, буксирных и пассажирских судов;
повышением их мощности и скорости хода; оборудованием высокоэффективными
и экономичными механизмами, устройствами, системами, средствами
автоматизации и механизации; стандартизацией и унификацией отдельных
механизмов и судовых энергетических установок в целом.
С ростом грузоподъёмности и скорости хода судов увеличивается их
энергооснащённость и мощность главных двигателей. В связи с этим судовые
энергетические установки, затраты на которые составляют около 35% общей
строительной стоимости судов, оказывают большое влияние на техникоэксплуатационные и экономические показатели флота. Большое значение в
повышении эффективности работы речного транспорта имеет техническая
эксплуатация флота; на неё приходится около 50% расходов, отнесённых на
себестоимость перевозок грузов и пассажиров.
Судовая энергетическая установка состоит из комплекса оборудования
(тепловых двигателей, механизмов, аппаратов, магистралей, систем),
предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую,
электрическую и тепловую энергию и транспортировки её к потребителям.
Указанные виды энергии обеспечивают: движение судна с заданной скоростью;
безопасность и надёжность плавания; работу механизмов машинного помещения,
палубных механизмов и устройств; электрическое освещение; действие средств
судовождения, управления механизмами, сигнализации и автоматики;
общесудовые и бытовые нужды экипажа и пассажиров; выполнение различных
производственных операций на транспортных судах, судах технического флота и
специального назначения.
Судовая энергетическая установка должна удовлетворять следующим
основным технико-экономическим и эксплуатационным требованиям:
– быть экономичной, т. е. строительная стоимость и эксплуатационные затраты
на неё должны быть оптимальными;
– ГСЭУ должна обеспечивать заданную скорость хода судна, обладать
достаточными маневренными качествами на всех режимах его движения и
иметь высокий моторесурс;
– снабжать потребителей различными видами энергии и холодом при высокой
экономичности процессов превращения тепловой энергии в механическую и
электрическую;
– процессы управления и регулирования должны быть автоматизированы;
– быть надёжной, т. е. иметь оптимальную вероятность безотказной работы,
требовать минимальное время на устранение неисправностей и сохранять
работоспособность в аварийных ситуациях;
– при работе не оказывать вредного воздействия на обслуживающий персонал,
пассажиров и не загрязнять окружающую среду;
– иметь малые габариты и массу.
В качестве главных и вспомогательных двигателей в ДЭУ применяются
поршневые ДВС – дизели, работающие по отрытому циклу.
Дизельные энергетические установки получили широкое распространение на
судах различного назначения вследствие ряда положительных особенностей:
– возможности создания большого диапазона агрегатных мощностей на базе
стандартных типоразмеров цилиндров;
– доступности использования различных типов передач;
– сравнительно высокой экономичности;
– относительной простоты автоматизации управления.
На речных транспортных судах новой постройки в качестве главных и
вспомогательных двигателей устанавливают исключительно дизели.
На речном флоте в большинстве случаев в качестве главных применяют
четырёхтактные дизели с наддувом, реверсивные среднеоборотные и
нереверсивные повышенной оборотности.
В качестве вспомогательных обычно устанавливаются четырёхтактные дизели
без наддува повышенной оборотности.
Широкому распространению дизелей в СЭУ способствует непрерывное
улучшение их технико-экономических показателей путём совершенствования
наддува и рабочего процесса, применения тяжёлых сортов топлива,
использования двухконтурной системы охлаждения, повышения надёжности и
моторесурса,
автоматизации
процессов
управления,
контроля
и
диагностирования.
Дальнейшее повышение экономичности судовых дизелей в основном должно
происходить за счёт утилизации теплоты выпускных газов и охлаждающей дизель
воды. Теплота, получаемая в утилизационном котле, работающем на выпускных
газах, и охлаждающей дизель воды может быть использована в системе
теплоснабжения судна или для получения искусственного холода. На теплоходах
с большими агрегатными мощностями, работающих длительное время на
постоянном режиме и потребляющих большое количество электроэнергии, пар,
получаемый в утилизационных котлах, можно использовать в паровой турбине
турбоэлектрогенератора.
Повышение экономичности СЭУ тесно связано с увеличением уровня их
надёжности и ресурса. Поэтому на перспективу предусматривается увеличение
ресурса дизелей, приближение сроков службы дизеля к срокам службы судна,
резкое увеличение сроков службы до первой переборки, сроков необслуживаемой
работы, что позволит значительно снизить затраты на техническое обслуживание
и ремонт.
Эффективное использование СЭУ, надёжная их эксплуатация и высокая
производительность труда обслуживающего персонала обеспечиваются
комплексной автоматизацией установки.
1. Исходные данные
Вариант: 0 Группа: 3
Таблица 1.1 Основные технические характеристики судна
Характеристика
Обознач
ение
Размерн
ость
Автономность
Длина расчетная
Ширина расчетная
Осадка кормой
Коэффициент
водоизмещения
Скорость хода
Количество главных
двигателей
Мощность главных
двигателей
А
L
B
TK
δ
сут
М
М
М
-
Числов
ые
значени
я
2
38
5,5
1,2
0,45
X
км/ч
-
20
2
P0
кВт
-
По данным задания выбираем судна прототип, проекта МОСКВА № Р51
Таблица 1.2 Основные технические характеристики судна прототипа
Характеристика
Обознач
ение
Размерн
ость
Длина расчетная
Ширина расчетная
Осадка кормой
Коэффициент
водоизмещения
Скорость хода
Количество
главных
двигателей
Мощность
главных
двигателей
L
B
TK
δ
М
М
М
-
Числов
ые
значени
я
38,2
6,5
1,16
0,453
X
км/ч
-
24
2
P0
кВт
110
2. Выбор главных двигателей
Гидродинамический расчет и выбор главной энергетической установки
осуществляется в следующей последовательности:
определяются сопротивление воды движению судна R, кН:
R = ( /2)s
2
,
(1)
R = 0,0071*( 1/2)*168,1*5,52=18.05
где  - безразмерный коэффициент сопротивления воды движению судна;
 - плотность воды, т/м3;
s – площадь смоченной поверхности судна, рассчитанная по заданию, м2;
– скорость движения судна, м/с .
В соответствии с принципом разделения полного сопротивления на
составляющие безразмерный коэффициент сопротивления представляют в виде
суммы коэффициентов
 = ост + тр + шер + вн ,
(2)
где ост - коэффициент остаточного сопротивления;
тр – коэффициент сопротивления трения;
шер – надбавка на шероховатость;
вн – надбавка на выступающие части.
Коэффициент по формуле (2) определяется по результатам модельных
испытаний и эмпирическим формулам. Однако хорошую сходимость результатов
расчета дает определение безразмерного коэффициента  по судну прототипу,
когда основные размеры судов отличаются не значительно /2/.
 = 2 Pe xв п пр вл / ( sпр 3),
(3)
 = 2*110*2*0,97*0,98*0,98 / (189,5*1*6,7 3) = 0,0071
где Pe = 110 кВт– эффективная мощность одного главного двигателя суднапрототипа, кВт;
xв = 2 – количество двигателей (движителей);
п, вл– КПД передачи и валопровода. Определяется с использованием
приложения 5.
п = 0,97;
вл = 0,98;
пр = 0,98 – пропульсивный КПД;
sпр – смоченная поверхность судна-прототипа, смоченная поверхность
рассчитывается два раза, сначала по судну-прототипу и подставляется в формулу
(3), а потом по заданию и подставляется в формулу (1)
s = L(0.5 + 0.4) · (B +2Tк) при  0,7
(4)
sпр = 38.2*(0.5*0.453 + 0.4) · (6.5 +2*1.160)=189,5м2
s = 38*(0.5*0.45 + 0.4) · (5.5 +2*1.2)=168,1 м2
, t – коэффициенты попутного потока и засасывания;
для бортового винта:
 = (0,55 - 0,2); t = 0,8 (1 + 0,25),
(5)
 = (0,55*0,45 - 0,2)=0,0475,
t = 0,8*0,0475* (1 + 0,25*0,0475)=0,038.
Найдем скорость поступательного перемещения винта, м/с;
р=
р=
(1 - )
(6)
5,5*(1 – 0,0475) = 5,23
Найдя величину сопротивления воды движению судна при заданной скорости,
расчеты первого этапа выбора главных двигателей и типа передачи выполняют в
следующем порядке:
Определяют упор винта для самоходного судна, кН
Рт = R/xв(1 – t)
Рт = 18,1/2(1 – 0,038) = 9,4
Выбирают ряд значений диаметров винта четыре
максимальными и минимальными.
Максимальный диаметр винта в метрах принимают
Dвmax = 0,7  Тк – для двух вальных установок;
Минимальный диаметр винта
варианта
между
Dвmin = 0,5Тк.
Для расчета в первом приближении принимают дисковые отношения =(0,5 
0,58), число лопастей Z=4 или одинаковым с винтом судна-прототипа.
Для всех четырех вариантов рассчитывают коэффициент упора диаметра kd,
частоту вращения nв, мощность, подведенную к винту, и эффективную мощность
двигателя по формулам:
Kd = Dв
1)
2)
3)
4)
р
 / PТ
(7)
Kd = 0,6*5,23* 1 / 9,4 = 1,023
Kd = 0,68*5,23* 1 / 9,4 = 1,16
Kd = 0,76*5,23* 1 / 9,4 = 1,23
Kd = 0,84*5,23* 1 / 9,4 = 1,43
nв = 60 р/(рDв)
1)
2)
3)
4)
nв = 60*5,23/(0,370,6) = 1413,5
nв = 60*5,23/(0,410,68) = 1125
nв = 60*5,23/(0,450,76) = 917
nв = 60*5,23/(0,520,84) = 718,5
Рр = РТ р/р
1)
2)
3)
4)
(9)
Рр = 9,4*5,23/0,54=91
Рр = 9,4*5,23/0,56=87
Рр = 9,4*5,23/0,58=84
Рр = 9,4*5,23/0,62=80
Ре = Рр/(влп)
1)
2)
3)
4)
(8)
Ре = 91/(0,97*0,97)=96,7
Ре = 87/(0,97*0,97)=92,5
Ре = 84/(0,97*0,97)=89,3
Ре = 80/(0,97*0,97)=85
где вл – КПД валопровода, см. приложение
п – КПД передачи, см. приложение
p – КПД винта с диаграммы (для винтов в насадках к).
Расчеты сводим в табл. 3.1.
(10)
Таблица 3.1 Результаты гидродинамического расчета
Единица
измерения
Коэффициент упора-диаметра
КПД
Относительна поступь
Частота вращения
Мощность подведенная к
винту Рр
Эффективная мощность
проектируемая Ре
С-1 , мин-1
кВт
кВт
Диаметр винта в (м)
Дмин
Д2
Д3
Дмакс
0,6
0,68
0,76
0,84
1,023
1,16
1,23
1,43
0,54
0,56
0,58
0,62
0,37
0,41
0,45
0,52
1413
1125
917
718,5
91
87
84
80
96,7
92,5
89,3
85
По табл. 3.1 построить график зависимости частоты вращения от мощности и
от диаметра гребного винта и на основании технико-экономического сравнения
рассматриваемых вариантов передач выбрать главные двигатели.
р – относительная поступь (снимаемая с корпусной диаграммы) см. рис. 3.1,
/4/.
K1
(Kк)
в
Kн’
H/D
nopt
р
Рисунок 1 – Корпусная диаграмма
По графику выбираем двигатель Yanmar 4CHE3(M) мощностью 57 кВТ.
Технические характеристики
Конфигурация - вертикальный, рядный, водоохлаждаемый, четырехтактный
Диаметр цилиндра x Ход поршня (мм)
105×125
Литраж (л)
4.3
Частота вращения (об/мин)
2 550
Расход топлива г / (кВт/ч)
≤ 440
Расход масла г / (кВт/ч)
≤ 0.8
Способ запуска
Электростартер
Сухой вес (кг)
570
Устанавливаем понижающий редуктор с передаточным числом 1:2.5
3. Расчет элементов главной судовой передачи
3.1. Выбор элементов передачи
В соответствии с принятым или рекомендуемым в задании типом передачи
разрабатывают схему с указанием ее элементов от главного двигателя до
движителя. На схеме передачи указывают основные части валопровода (опору в
кронштейне с концевым подшипником, тормоз, жесткие компенсирующие
муфты). В случае отбора мощности на валогенератор, его привод должен быть
указан на схеме. Эта схема является основанием для разработки передачи на
чертеже машинного помещения.
При выборе отдельного редуктора или реверс редуктора указывают его марку
и передаточное число.
В качестве опорных и упорных подшипников валопровода на судах речного
флота применяют преимущественно подшипники качения.
Опорные подшипники подбирают по соответствующим Государственным
стандартам и нормам. Величина допускаемых расстояний между опорными
подшипниками не должны превышать для валов диаметром 60 мм – 2,5 м; 80мм –
3 м; 100 мм – 4 м. Для валов других диаметров они определяются расчетом (lвп =
0,125м·d), где d – диаметр вала, см; lвп – длина вала, м). Для расчета упорного
подшипника принимают
P = 0,6Pк
где Рк – упор комплекса (если винт в насадке).
3.2. Расчет валопровода
3.2.1 Расчеты диаметров валов по формулам, приведенным в настоящей главе,
являются предварительными, поскольку размеры всех элементов валопровода
после формирования крутильной схемы должны быть уточнены по результатам
расчета напряжений от крутильных колебаний, в том числе на режимах,
соответствующих частотам вращения, запретным для длительной работы.
В случае, когда вследствие особой геометрии элементов валопровода
определение диаметров валов с помощью формулы /4.2.1/ невозможно, в Речной
Регистр должны быть представлены специальные расчеты прочности.
3.2.2 Диаметр промежуточного, упорного или гребного вала, должен быть не
менее определяемого по формуле, мм.:
,
/4.2.1/
где Rm – временное сопротивление материала вала, МПа. Формула /4.2.1/
достоверна при Rm = 400÷600 МПа, в случае Rm > 600 МПа в формулу следует
подставлять Rm = 600 МПа;
k – коэффициент:
для промежуточных валов с коваными фланцами или фланцевыми
бесшпоночными муфтами k = 130;
для промежуточных валов со шпоночными муфтами k = 140;
для упорных валов в подшипниках качения k = 142;
для гребных валов на расстоянии не более 4-х диаметров гребного вала от
носового торца ступицы гребного винта k = 160;
для гребных валов на расстоянии более 4-х диаметров гребного вала от
носового торца ступицы гребного винта k = 150;
СEW – коэффициент усиления:
для судов без ледового усиления СEW = 1,0;
для судов, предназначенных для плавания в битом льду, СEW = 1,05;
для ледоколов и судов ледокольного типа СEW = 1,07;
Р – расчетная мощность, передаваемая валом, кВт;
n – расчетная частота вращения, мин-1;
di – диаметр осевого отверстия вала, мм, если этот диаметр меньше или равен
0,4dr, то можно принять di = 0;
dr – действительный диаметр вала, мм.
Диаметр носовой части гребного вала на участке от дейдвудного сальника до
фланца или муфты может быть постепенно уменьшен до значения, равного 1,05
диаметра промежуточного вала. Участки гребного вала, имеющие контакт с
водой, в случае, когда вал не имеет сплошной облицовки или другой эффективной
антикоррозионной защиты, должны иметь наружный диаметр, который на 5%
больше определенного с помощью формулы /4.2.1/.
Выбор числа движителей.
Выбор производится в зависимости от коэффициента нагрузки.
Коэффициент нагрузки по упору рассчитываем по формуле:
Dв = 2P/(Vр2F) = 21166/(1.0254.52218.54) = 5.95
где Р = R/(1-t) = 213кН – упор винта;
t = 0.8= 0,225 – коэффициент засасывания;
R = 165 кН – сопротивление движению судна
при скорости V = 5,92 м/с;
F = d2/4 = 3.14*4.862/4 = 18.54;
Vp = V (1-) = 4,03 м/с - скорость в диске винта;
 = 0,32 – коэффициент наружного потока;
Выбор дискового отношения был произведен в курсовом проекте ”Основы
кораблестроения” в п. 10.7 и принят равным  = 0,55.
Число лопастей принимается равным z=4.
Шаговое отношение: H/D=0,7
В качестве движителя выбираем открытый гребной винт из-за высокого КПД по
сравнению с другими типами движителей и простоты обслуживания.
Обоснование выбора приведено в курсовом проекте по ОК.
Определение типа передачи мощности гребным винтам.
Проектируемое судно по типу судов, относится к судам транспортного флота,
для которых более характерны установившиеся режимы плавания.
К наиболее важным требованиям энергетических установок таких судов
относят: простоту, компактность, высокую надежность и экономичность.
Приближенные значения КПД передачи л , валопровода вп
и главной передачи гл
Тип главной передачи
Непосредственная (валопровод)
С одноступенчатым зубчатым
редуктором
С двухступенчатым зубчатым
редуктором
С реверс-редуктором
С гидромуфтой
Гидродинамическая
Объемная гидравлическая
С электромагнитной муфтой
Электрическая на переменном токе
Электрическая на постоянном токе
л
0,97-0,98
вп
0,97
0,97
гл
0,97-0,99
0,94-0,95
0,96-0,97
0,97
0,93-0,94
0,94-0,96
0,96-0,97
0,92-0,93
0,87-0,92
0,97-0,98
0,90-0,95
0,83-0,92
0,97
0,97
0,97
0,98
0,97
0,98
0,98
0,92-0,93
0,93-0,94
0,89-0,90
0,85-0,90
0,94-0,95
0,88-0,93
0,86-0,90
Одновременно, повышенные требования на маневренность, достижение
больших тяговых усилий при пониженных оборотах гребного вала отходят на
второй план. Поэтому для судов данного типа целесообразно применить прямую
или редукторную передачу.
Использование прямой передачи наиболее рационально в сочетании с
малооборотными двигателями при частоте вращения винтов до 200 об/мин.
Зубчатая передача применяется в тех случаях, если для проектируемого
судна применение прямой передачи невозможно или экономически невыгодно.
относительно малые потери передаваемой мощности
компактность
высокая надежность
простота реализации отбора мощности для привода в действие
валогенераторов и других механизмов
- недопустимо разобщение двигателя и валопровода
С учетом выше изложенного предварительно выбирается прямая передача.
+
+
+
+
Расчет 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.
1. Диаметр промежуточного вала dпр должен быть не менее:
dпр = L(N(1+k)/n)1/3 = 26.1 (114(1+0,5134))/16,6)1/3 = 57 мм.
где L = 26.1 – коэффициент для валов морских судов;
N –номинальная мощность, предаваемая промежуточным валом от ГД, N = 114
кВт;
n –номинальная частота вращения промежуточного вала, n = 16,6 1/сек;
k = q(a-1) = 0,5134 – коэффициент для дизельных установок;
q = 0,34 – коэффициент для установок с четырехтактными дизелями;
a = 1,85 коэффициент для четырех цилиндровых установок.
Найденное значение округляем в большую сторону до значений,
установленных действующим стандартом и принимаем диаметр промежуточного
вала равным dпр = 60 мм.
2. Диаметр упорного вала dуп в районе упорного гребня должен превосходить
диаметр принятого промежуточного вала не менее чем на 10% : dуп = 66 мм, а
вне упорного подшипник может быть уменьшен до диаметра промежуточного
вала.
3. Диаметр гребного вала dг должен быть не менее определяемого по формуле
dг = 1.1dпр+kDв,
где dпр – диаметр промежуточного вала, мм; k = 7 – для вала со сплошной
облицовкой и для вала без облицовки с масляной смазкой дейдвудных
подшипников; k = 10 – для вала без сплошной облицовки; Dв – диаметр гребного
винта, м
dг = 1.160+100,73 = 74 мм
5.
Расчёт систем энергетической установки
Для обеспечения нормальной работы двигатели (главные и вспомогательные) и
котельная установка СЭУ оборудуются системами: топливной, масляной,
водяного охлаждения, сжатого воздуха и газовыпуска. Каждая система может
быть подразделена на две части: непосредственно связанную с двигателем и
судовую. В этом разделе приведён расчёт судовых систем СЭУ, а также
требования Речного Регистра для данных систем.
Назначение систем СЭУ:
1. Топливная система – предназначена для приёма, перекачивания, хранения,
подготовки к использованию (очистки, подогрева высоковязкого топлива) и
транспортировки топлива к потребителям;
2. Масляная система – предназначена для приёма, хранения, очистки и подачи
масла к потребителям;
3. Система водяного охлаждения – предназначена для отвода теплоты от втулок
цилиндров, крышек цилиндров, смазочного масла, газовыпускного коллектора
у крупных дизелей без наддува и других механизмов энергетической
установки;
4. Система сжатого воздуха – предназначена для обеспечения пуска двигателей,
подачи звукового сигнала, подпитки пневмоцистерн и работы пневматических
систем автоматического управления и регулирования;
5. Газовыпускная система – предназначена для отвода в атмосферу выпускных
газов от двигателей, котлов и камбуза.
5.3 Система водяного охлаждения
Требования Регистра к системе водяного охлаждения
Насосы.
Система охлаждения двигателя должна быть двухконтурной; при этом должна
быть предусмотрена возможность охлаждения двигателя забортной водой от
насоса внешнего контура. На судах длиной менее 20 м допускается замкнутая
одноконтурная система.
На судах классов «М» и «О» с одновальной установкой должен быть предусмотрен один
насос с независимым приводом достаточной подачи для резервирования работы насосов
внешнего и внутреннего контуров; при мощности установки менее 220 кВт резервный
насос допускается не устанавливать. Допускается охлаждать несколько двигателей
одним насосом с независимым приводом. Подача насоса в этом случае должна быть
достаточной для одновременного охлаждения всех двигателей при их работе с
максимальной нагрузкой.
На охлаждающем трубопроводе перед каждым двигателем должен быть
предусмотрен клапан для регулирования количества охлаждающей воды.
Если каждый из вспомогательных двигателей имеет самостоятельный насос
водяного охлаждения, то резервные насосы для этих двигателей не требуются.
Если для группы вспомогательных двигателей предусматривается общая система
охлаждения, достаточно иметь один резервный насос для внутреннего и внешнего
контуров.
В объединённой системе охлаждения главных и вспомогательных двигателей
резервные насосы для охлаждения вспомогательных двигателей не требуются.
В качестве резервных охлаждающих насосов могут применяться балластные или
другие насосы общесудового назначения, используемые для чистой воды.
Расположение трубопроводов.
В системе охлаждающей воды должно быть предусмотрено не менее двух
приёмников, соединенных между собой.
На судах с одним главным двигателем мощностью менее 220 кВт допускается
один приёмник, расположенный в машинном помещении; при этом должны быть
предусмотрены два параллельно соединенных фильтра.
Фильтры охлаждающей воды.
На приёмных магистралях охлаждающей забортной воды главных и
вспомогательных двигателей внутреннего сгорания следует устанавливать
фильтры.
Должна предусматриваться возможность очистки фильтров без прекращения
работы охлаждающих насосов.
Охлаждение двигателя внутреннего сгорания.
На судах с ледовыми усилениями рекомендуется предусматривать устройства для
подогрева двигателей перед пуском. Прогрев должен осуществляться подогретой
охлаждающей водой, прогрев двигателей паром не допускается.
В двухконтурной системе охлаждения двигателя должна быть предусмотрена
расширительная цистерна, уровень воды в которой должен быть выше
максимального уровня в двигателе. Расширительная цистерна должна
присоединяться к приёмным трубопроводам насосов и может быть общей в
системе охлаждения нескольких двигателей.
В системе охлаждения двигателей расположение отливного трубопровода
забортной воды должно обеспечить заполнение водой самых высоких
охлаждаемых полостей двигателей, водоохладителей и маслоохладителей, а также
исключать образование застойных зон.
Расчёт системы
В дизельных установках система водяного охлаждения двухконтурная. Вода
внутреннего контура охлаждает двигатели, а в открытом внешнем контуре через
водяной и масляный охладители прокачивается забортная вода. Циркуляция воды
в системе охлаждения обычно осуществляется центробежными насосами.
Подача насосов внутреннего контура:
Q вв 
1,2  а тв  ( b e  Pe  x  b едг  Pедг  x дг )  Q н

С в   в  t в
1,2  0,18  (0,440  57  2  0,220  32)  42700

 46 м3/ч,
4,19  1000  12
где
а тв  0,18 – доля теплоты, отводимая водой;
С в  4,19 кДж/(кгК) – теплоёмкость пресной воды внутреннего контура;
 в  1000 кг/м3 – плотность воды внутреннего контура;
о
t в  12 С – разность температур воды на выходе и входе в дизель.
В целях унификации подачу насосов внешнего контура принимают равной
подаче насосов внутреннего контура:
Q вз  Q вв  30 м3/ч.
Принимаем:
– охлаждающий насос пресной воды: подача – 30 м3/ч, количество – 2 шт.;
– охлаждающий насос забортной воды: подача – 30 м3/ч, количество – 2 шт.
Поверхность охлаждения водяного холодильника:
Fхв 

а тв  ( b e  Pe  x  b едг  Pедг  x дг )  Q н
3600  k тв  t вср

0,18  (0,440  57  2  0,220  32)  42700
 2,9 м2,
3600  1,1  38,7
где k тв  1,1 – общий коэффициент теплопередачи от воды к воде для
пластинчатого холодильника;
t вср  38,7 С – среднелогарифмическая разность температур.
7. Технико-экономические показатели
КПД судового комплекса ск определяется
ск = (3600 xвРт )/(Bгд Qнр),
ск = (3600 21145,23)/(2440*42700)=0.11
где xв – количество движителей;
Рт – полезная тяга гребного винта (упор винта), кН;
– скорость судна, м/с;
Bгд – часовой расход топлива главными двигателями;
Qнр – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
Коэффициент полезного действия судового комплекса водоизмещающих
судов находится в пределах: ск = 0,18 – 0,26.
Заключение
Курсовой проект имеет цель закрепления и обобщения теоретических знаний,
полученных студентами при изучении дисциплины «Судовые энергетические
установки», дать практические навыки проектирования судовой энергетической
установки на стадии эскизного проекта для заданного типа судна. Курсовой
проект включает в себя пояснительную записку с расчетами, обосновывающими
выбор основных механизмов машинного отделения, чертежей, схем и графиков.
Библиографический список
1. Грицай Л.Л. Справочник судового механика: в 2 т. М.: Транспорт, 1973.
2. Конаков Г.А., Васильев Б.В. Судовые энергетические установки и техническая
эксплуатация флота. М.: Транспорт, 1980.
3. Справочник по серийным транспортным судам: в 8 т. М.: Транспорт, 1988.
4. Правила Российского Речного Регистра. М.: Транспорт, 2019.
5. Беспалов В. И. Судовые энергетические установки: конспект лекций для
студентов очного и заочного обучения специальности «Эксплуатация судовых
энергетических установок»./ В.И. Беспалов, В.В. Колыванов. – Н. Новгород:
Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. – 108 с.
6. Речная справочная книжка корабелбного инженера Е. А. Смирнова
[Электронный ресурс].- Режим доступа: https://russrivership.ru/ships, свободный
– (12.03.2020)
7. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего
плавания.
8. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (Речной
Регистр). 2019. – том.3.
9. Хряпченко А. С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. Учебное
пособие. Изд. 2-е переработ. и дополн. – Л. :Судостроение, 1998. – 296 с.
Download