Проектирование систем охлаждения судовой дизельной установки

Санкт-Петербургский  Морской Технический Университет

Кафедра судовых энергетических установок, систем и оборудования 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект по теме: 
 

Проектирование  систем охлаждения судовой дизельной  установки 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2012 год.

 

 
Исходные данные:

     Вар № 12

       Таблица 1

Тип СЭУ	-	Дизель, работает на тяжёлом топливе
Количество  ГД	nГД	МОД-1
Мощность  ГД		10500, кВт
Удельный  расход топлива ГД		173, г/кВт·ч
Геометрическая  разность уровней	z	8,1, м
Тип ВДГ	-	ВОД
Количество  ВДГ с учётом резервного	nВДГ	3
Мощность  одного ВДГ		300, кВт
Удельный  расход топлива ВДГ		200, г/кВт·ч
Низшая  теплота сгорания лёгкого топлива		42600, кДж/кг
Низшая  теплота сгорания тяжелого топлива		40800, кДж/кг

 

 

     

     Введение 

     Системой  судовой энергетической установки  называют совокупность трубопроводов  с механизмами, аппаратами, устройствами и приборами, предназначенная для выполнения определённых функций и обеспечения надёжной и устойчивой работы энергетической установки. 

     Судовые энергетические системы объединяют пропульсивный и вспомогательные  энергетические комплексы в единую энергетическую установку. 

     Каждая из систем СЭУ представляет сложный комплекс, включающий большое число элементов, связанных между собой трубопроводами, общая длина которых на судне измеряется километрами. 

     В зависимости от типа судна и назначения судовой энергетической установки  СЭС могут иметь различное принципиальное решение.   

В данной работе мы будем рассматривать и рассчитывать параметры и показатели системы  охлаждения СДУ.

 

 1. Определение основных параметров элементов системы

1.1 Определение количества теплоты отводимого водой

 

1.1.1Общее количество теплоты, затраченное на работу  ГД составляет:

     

 кВт,

     где: Ne – мощность ГД, кВт;

      - Низшая теплота сгорания тяжелого топлива, кДж/кг;

     b_e – удельный расход топлива ГД, кг/кВт·ч; 

     

 кВт. 

     Количество  теплоты, отводимое  с пресной водой  от ГД:

       кВт,

     где: - относительная потеря тепла водой при охлаждении только цилиндров.

     Принимаем , следовательно:

     

 кВт. 

     Количество  теплоты, отводимое  от наддувочного воздуха в воздухоохладители, равно:

     

 кВт,

     где: - расход воздуха на двигатель,

      , кг/с,

     где: - суммарный коэффициент избытка воздуха, принимаем ;

      - теоретически необходимое количество  воздуха для сжигания 1 кг топлива,  кг/кг;

       кг/с.

      - теплоёмкость воздуха, кДж/кг·К;

      - разность температуры воздуха после нагнетателя и на входе в двигатель, ºС. Принимаем ºС.

     

 кВт. 

     Количество  теплоты, отводимое  от ГД через маслоохладитель:

     

 кВт,

     где: - потери теплоты с маслом при охлаждении подшипников.

     В зависимости от конструкции  ДВС  количество теплоты, отводимое маслом, может быть принято в пределах 0,03…0,09. Принимаю a_М = 0,03.

     

 кВт, 

     1.1.2 Общее количество теплоты, затраченное на работу ВДГ составляет: 

     

 кВт,

     где: Ne^ВДГ – мощность ВДГ, кВт;

      - Низшая теплота сгорания лёгкого топлива, кДж/кг;

     b_e^ВГД – удельный расход топлива ВДГ, кг/кВт·ч; 

     

 кВт. 

     Количество  теплоты, отводимое  с пресной водой  от ВДГ:

       кВт,

     где: - относительная потеря тепла водой при охлаждении только цилиндров.

     Принимаем , следовательно:

     

 кВт. 

     Количество  теплоты, отводимое  от ВДГ через маслоохладитель:

     

 кВт,

     

 кВт,

1.2 Определение расхода охлаждающей воды через потребители

 

     Расход  забортной воды через  ОПВ ГД:

     

, м³/ч,

     где: - коэффициент запаса;

      - плотность забортной воды, кг/м³;

      - теплоёмкость забортной воды, кДж/кг·К;

       - разность температур забортной воды на входе и выходе из водоохладителя ГД. Применим

      - коэффициент эффективности.  Примем  .

     

, м³/ч, 

     Расход  забортной воды через  воздухоохладитель ГД: 

     

, м³/ч,

     где: - разность температуры забортной воды на входе и выходе из воздухоохладителя. Принимаем  

     

346,6, м³/ч, 

     Расход  забортной воды через  маслоохладитель ГД:

     

, м³/ч,

     где: - разность температуры забортной воды на входе и выходе из маслоохладителя ГД. Принимаем

     

, м³/ч, 
 

     Расход  забортной воды через  ОПВ ВДГ:

     

, м³/ч,

     где: - разность температур забортной воды на входе и выходе из водоохладителя ВДГ. Применим =6.

     

, м³/ч, 

     Расход  забортной воды через  маслоохладители  ВДГ:

     

, м³/ч,

     где: - разность температуры забортной воды на входе и выходе из маслоохладителя ВГД. Принимаем

     

, м³/ч,

     1.3 Определение площади теплопередающей поверхности теплообменных аппаратов

 

     Площадь поверхности водоохладителя ГД определяется из выражения: 

     

 м²,

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

      - температурный напор,  ;

     

, ,

     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 ГД и на выходе из водоохладителя;

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

      , ;

      , ; 

     

, ,

     

 м². 
 

     Площадь поверхности воздухоохладителя наддувочного воздуха ГД: 

     

 м²,

     где: - коэффициент теплопередачи от воздуха к забортной, Вт/м²·К (может быть принят Вт/м²·К), принимаем =60, Вт/м²·К;

      - температурный напор,  ;

     

, ,

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

      , ;

       - меньшая разность температур, ;

      , ;

      -  температуры воздуха на входе в охладитель ГД и на выходе из воздухоохладителя (температура воздуха, поступающего в воздухоохладитель, обычно принимается равной 100…130, , на выходе 50…60, );

      , -  температуры забортной воды на входе в воздухоохладитель ГД и на выходе из воздухоохладителя;

      , ;

      , ;

     

, ;

     

 м². 

     Площадь поверхности маслоохладителя  ГД: 

     

 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, ;

      , ;