Расчет систем энергетической установки

2.2.1 Топливная система

Объем расходной цистерны подсчитывается из расчета обеспечения работы главного двигателя на номинальном режиме в течение 8 часов:

(2.2)

где – коэффициент, учитывающий мертвый запас топлива;

– удельный расход топлива;

– номинальная мощность двигателя;

– число главных двигателей;

– плотность топлива.

Объем сточной цистерны грязного топлива составляет 50÷100 л на каждые 1000 кВт мощности главного двигателя:

	(2.3)

Емкость запасных цистерн:

(2.4)

где – запас топлива.

Объем расходных цистерн вспомогательного двигателя берется из расчета обеспечения их работы не менее 4 часов:

(2.5)

где – число вспомогательных двигателей;

– номинальная мощность вспомогательного двигателя;

– удельный расход топлива.

Объем расходной цистерны автономного котла:

(2.6)

где – количество автономных котлов;

– расход топлива котла, кг/ч.

Производительность топливоподкачивающего насоса (дежурного) выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20…30 мин

	(2.7)

Производительность резервного ручного насоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 1 ч:

	(2.8)

После проведения расчетов топливной системы, сравним полученные значения с установленным на судне оборудованием. Вывод: после сравнения полученных в результате расчетов значений и характеристик установленного оборудования установлено, что заменять и устанавливать дополнительное оборудование в топливной системе теплохода нет необходимости, за исключением увеличения емкости расходной топливной цистерны до 1,0 м³.

2.2.2 Масляная система

Масляная система предназначена для приема, хранения и подачи масла потребителям. Масляные системы дизельных установок во многих случаях состоят из следующих, по существу, независимых систем:

- смазочной и охлаждения трущихся деталей главных и вспомогательных двигателей;

- смазочной редукторных передач;

- гидравлической реверс-редукторных, гидродинамических и объемных гидравлических передач;

- масляной органов управления и автоматического регулирования.

Производительность нагнетательного масляного насоса:

(2.9)

где – коэффициент запаса подачи;

– количество теплоты, отбираемое маслом от трущихся пар двигателя, кДж/ч;

=2,02 – теплоемкость масла;

– плотность масла;

– температура масла за двигателем, ;

– температура масла перед двигателем, .

(2.10)

где – доля тепла, отводимая маслом от всего количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива в цилиндрах двигателя;

– удельная теплота сгорания топлива;

– удельный расход топлива;

– номинальная мощность двигателя.

Производительность откачивающего насоса должна быть на 25÷30% больше подачи нагнетательного насоса для осушения картера двигателя:

	(2.11)

Емкость маслосборной цистерны:

(2.12)

где – коэффициент, учитывающий мертвый запаса топлива и увеличение объема масла при его нагреве;

– кратность циркуляции масла.

Объем сточной цистерны отработавшего масла:

(2.13)

где = 1,0 – число смен масла за период автономного плавания.

Объем расходной цистерны:

	(2.14)

Объем запасной цистерны:

(2.15)

где – запас масла.

Поверхность охлаждения масляного холодильника:

(2.16)

где – коэффициент теплопередачи от масла к стенкам трубок холодильника;

– средняя температура масла и воды, °С.

(2.17)

где – температура забортной воды перед холодильником;

– температура забортной воды за холодильником.

Производительность насоса забортной воды для прокачки масляного холодильника:

(2.18)

где – коэффициент запаса подачи воды;

– теплоемкость пресной речной воды;

– плотность речной воды.

Производительность масляного сепаратора:

(2.19)

где – кратность очистки масла;

– время работы сепаратора в сутки.

Работа масляной системы обеспечивается навешенными на двигатель насосами, поставляемыми совместно с ДРА.

2.2.3 Система охлаждения

Система водяного охлаждения дизельных установок, как правило, двухконтурная. Она состоит из замкнутой системы внутреннего контура, вода которой охлаждает дизель, и открытой системы внешнего контура, в которой через холодильник циркулирует забортная вода. Если насосы не входят в комплект поставки необходимо рассчитать их параметры.

Подача насоса внутреннего контура определяется по формуле:

(2.20)

где – коэффициент запаса подачи воды;

– теплоемкость пресной речной воды;

– плотность речной воды;

– разность температур воды на выходе из дизеля и на входе;

– количество теплоты, отбираемое водой внутреннего контура от охлаждаемых деталей двигателя, кДж/ч.

(2.21)

где – доля тепла, отводимая водой от всего количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива в цилиндрах двигателя;

Подача насоса забортной воды, прокачиваемой через холодильник для охлаждения воды внутреннего контура, определяется по аналогичному выражению, что и подача насоса внутреннего контура:

	(2.22)

Часто для прокачки забортной водой масляного и водяного холодильников используют один насос, тогда его подача определяется по формуле:

	(2.23)

Для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для возмещения потерь вследствие испарения или утечек служит расширительный бак, соединенный с всасывающей магистралью циркуляционного насоса. Емкость расширительного бака по опытным данным составляет 100…150л на каждые 1000 кВт мощности:

	(2.24)

Работа системы охлаждения обеспечивается навешенными на двигатель насосами, поставляемыми совместно с ДРА. Расширительные бачки заменяемых двигателей 6ЧНСП 18/22 допускается сохранить существующие.

2.2.4 Расчет газовыпускной системы

Площадь сечения газовыпускного трубопровода определяется в зависимости от секундного расхода и допустимой скорости движения газов:

- для дизелей:

(2.25)

- для автономных котлов:

(2.26)

где – суммарный коэффициент избытка воздуха при горении:

– количество воздуха теоретически необходимого для сгорания топлива;

– газовая постоянная;

– температура выпускных газов:

- за дизелем: 573…773°К;

- за утилизационным котлом: 453…473°К;

- в дымоходах автономных котлов: 423…573°К;

– допустимая скорость движения газов в трубопроводе, м/с;

– часовой расход топлива автономным котлом;

– допустимое давление в трубопроводе.