Материал: Методические указания к курсовому проекту СЭУ исправл 25.11.09

3.3.2. Система охлаждения

Прежде чем приступить к расчету, нужно дать краткое описание системы: назначение, состав оборудования (донная арматура, фильт­ры, насосы, холодильники, расширительные бачки и др.), тип системы охлаждения, материал труб и арматуры, контрольно-измерительные приборы, способ охлаждения автономных компрессоров и дейдвудных подшипников.

В машинном отделении должно быть не менее двух приемных кингстонов. Причем один кингстон устанавливают на днище судна, а другой на борту или на ящике забортной воды. Кингстоны соединяют между собой и воду отбирают от соединительной перемычки. На линии охлаждающей воды устанавливают парные фильтры. Насосы пресной (внутреннего контура) и забортной воды, также холодильник на судах речного флота обычно навешены на двигатель, поэтому их не рассчитывают и не выбирают. На судах морского флота эти насосы обычно автономные, и в этом случае необходимо определить потребную подачу и выбрать насос.

Подачу насоса пресной (внутреннего контура) воды определяют по формуле

, м³/с,

где k_З - коэффициент запаса подачи, k_З = 1,2…1,3; a - доля теплоты, отводимая пресной (внутреннего контура) водой от всего количества теплоты, введенного с топливом, определяемая по формуле: ; - плотность воды, равная 1000 кг/м³; c - теплоемкость пресной воды, равная 4,19 кДж/кг·К; Δt – разность температур воды на входе и выходе из двигателя, принимаемая 10…12 ^оС.

Подача насоса забортной воды рассчитывается по формуле

, м /c,

где - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение компрессоров, дейдвудных подшипников и т.д., равный 1,4...1,5; а_м - доля теплоты, отводимая с маслом, рассчитанная по формуле ; - теплоемкость забортной воды. Если вода соленая, то её можно принять в среднем равной 3,98 кДж/кг·К; Δt – расчётный перепад температуры забортной воды, равный 15...20°С.

С целью унификации насосы пресной и забортной воды рекомендуется принимать с одинаковой подачей. Необходимое давление насосов должно быть не менее 0,2…0,3 МПа.

Мощность, кВт, потребляемая насосом:

где Q - подача насоса, м³/с; Р - давление, кПа; η_н - КПД насоса; k - коэффициент запаса мощности, равный 1,3…1,5 при мощности электродвигателя до 4 кВт и 1,1…1,2 при мощности свыше 4 кВт;

Поверхность охлаждения холодильника системы охлаждения определяется по формуле

, м²,

где k - коэффициент теплопередачи, который составляет для холодильника без турбулизаторов: трубчатый с d = 10…15 мм k =1,4 кВт/м²К, трубчатый с d < 10 мм k =3 кВт/м²К; с турбулизаторами в круглых трубках или плоскими трубками кВт/м²К; Δt_ср- средняя логарифмическая разность температур:

,

при ; ^oC,

где - температура пресной (внутреннего контура) воды на выходе из двигателя, равная 60…65°С для МОД и 75…90°С для СОД и ВОД; – температура пресной (внутреннего контура) воды за холодильником, принимаемая на 8…10°С меньше температуры за двигателем; - температура забортной воды перед водяным холодильником равная 33…35°С (после масляного холодильника); - температура забортной воды после водяного холодильника, равная, 45…50^oС.

3.3.3. Масляная система

Приступая к расчету, вначале необходимо дать описание системы с указанием назначения системы, состава оборудования (перечислить расходные, циркуляционные, масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработавшего масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др.). Затем указываются: тип системы смазки – с «сухим» или «мокрым» картером, количество и марка масла в системе, срок службы масла главных и вспомогательных дизелей, материал труб и арматуры, контрольно-измерительные приборы. Все эти данные можно взять из технических условий на поставку главных и вспомогательных дизелей или в инструкциях по эксплуатации.

Оборудование масляной системы, относящееся непосредственно к двигателю, т.е. навешенное на него, не рассчитывают, но указывают при его описании.

Далее определяются параметры комплектующего оборудования.

По назначению масляные насосы могут быть: перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие (для прокачки двигателя перед пуском).

Перекачивающие насосы служат для перекачки масла из одной емкости в другую. Подачу такого насоса м /с, выбирают, исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла:

,

где V - объем масла, м³; τ - время перекачки, которое может быть принято равным 0,5…1 ч., но не должно превышать 3 ч.; k - коэффициент запаса по подаче, равный 1,15…1,18.

Как правило, подача циркуляционных насосов определяется заво­дом и в проекте не рассчитывается. При отсутствии данных о подаче насоса она определяется в зависимости от общего количества теплоты, которую необходимо отвести.

Подача масляного насоса Q_м, м³/с, определится по формуле

где = 830…850 кг/м³ - плотность масла; - теплоемкость масла, кДж/кг К; - температурный перепад масла в масляном холодильнике, ^OC.

Подача откачивающих масляных насосов принимается в 2…2,5 раза выше, чем подача нагнетательного, но при меньшем давлении (не более 0,1…0,15 МПа).

Мощность, потребляемая насосом, определяется аналогично мощности насоса системы охлаждения. Давление циркуляционного масляного насоса для МОД составляет 0,2…0,3 МПа, для СОД - 0,3…0,5 МПа и для ВОД - 0,4…1,2 МПа.

Для предпусковой прокачки двигателя маслом ставят ручной или электронасос с небольшой подачей. Циркуляционные цистерны заполняются маслом также с помощью ручного насоса.

Для очистки масла в систему включается сепаратор. Производи­тельность сепаратора Q_v, м³/ч, выбирают из расчета возможности пропустить за 1...3 ч всё масло циркуляционной системы. Она определяется по формуле

,

где V_мц - объем масла в циркуляционной системе, м³; τ = 1…3 ч - время прокачки.

Число сепараторов принимают равным 1…2 в зависимости от их производительности. Для сбора отходов сепарации должна быть предусмотрена цистерна грязного масла.

Масляные холодильники, как правило, поставляются с двигате­лем. При необходимости выбора холодильника его поверхность охлаждения F, м², определяют по формуле

где k – коэффициент теплопередачи, который составляет без турбулизатора 0,27…0,95 кВт/м²К, а для холодильника с турбулизатором 0,35…1,17 кВт/м²К; Δt_ср - средняя разность температур масла и воды:

^оС,

здесь - температура масла перед и за холодильником, принимается соответственно 45…55^оС и 35…40^оС; - температура забортной воды перед и за холодильником, принимается соответственно 28… 30°С и 33...35^оС, если несколько холодильников включено последовательно ^ОС.

Суммарное количество масла ∑G_м, т, заливаемое в картеры главных и вспомогательных двигателей, оценивают по формуле

где ρ_м - плотность масла, можно принять ρ_м= 900 кг/м³; ёмкость маслосборника главного двигателя, м³; V'_мс = ёмкость маслосборника вспомогательного двигателя,м³; k − количество главных двигателей; k' − количество вспомогательных двигателей; k – коэффициент, учитывающий "мертвый объём" маслосборников,

Объём сточно-циркуляционной цистерны принимают на 40…50% больше хранящегося масла. Это объясняется тем, что масло в цистерну поступает нагретым и вспененным, и поэтому цистерна заполняется обычно не более чем на 0,7...0,8 высоты. Объём сточно-циркуляционной цистерны, м³, определяют по формуле

где Q_v - подача насоса, м³/ч; z - кратность циркуляции масла для МОД равна 4…15, для СОД – 23…60, для ВОД – 75…100, для редукторов – 5…15, для газотурбонагнетателей - 7...12; k =1,05...1,07 - коэффициент, учитывающий "мёртвый" остаток.

Объем цистерн расходных или сепарированного масла, м³, зависит от вместимости систем смазки двигателей и определяется по формуле

,

где V_мсz – вместимость каждого маслосборника или картера работающих главных и вспомогательных двигателей, м³.