Гидравлический расчёт осушительной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал Санкт-Петербургского государственного морского технического университета

СЕВМАШВТУЗ

Кафедра № 7

Курсовая работа

по дисциплине: «Судовые системы»

Гидравлический расчёт осушительной системы

Студент:

Корляков В.С.

Группа: 1352

Преподаватель:

Румянцев С.А.

г. Северодвинск

2006 г.

Осушительные системы. Описание систем.

В нормальных условиях эксплуатации судна в его помещениях скапливается трюмная вода, которая поступает через неплотности в трубопроводах, арматуре, погруженной части корпуса, а также вследствие конденсации водяных паров, мытья настилов, промывки трубопроводов. Эта вода должна своевременно удаляться за борт. Кроме того, осушительная система используется для откачки аварийной воды, не забранной водоотливной системой, или воды, поданной на очаг пожара системой водотушения. Осушительной системой можно также удалять остатки балластной воды из дифферентных цистерн или наполнять цистерны, если перемещение водяного балласта для удифферентовки.

Количество откачиваемой воды заранее подсчитать практически невозможно, т.к. трюмная вода скапливается в различных помещениях не одинаково за одно и то же время. Поэтому диаметры труб, скорости воды и производительность насосов определяют на основании нормативных документов [10].

На пассажирском судне следует предусматривать не менее двух осушительных насосов с механическим приводом. В качестве осушительных могут применяться независимые балластные, санитарные насосы или насосы общесудового назначения достаточной производительности, причем на судах длиной до 91,5 м в качестве одного из осушительных насосов может быть использован насос с приводом от главного механизма или эжектор.

Осушительные центробежные насосы должны быть или самовсасывающими или иметь воздухозасасывающее устройство. Рекомендуется установка одного из насосов поршневого типа. Каждый осушительный насос должен иметь производительность, определяемую из условия, чтобы расчетная скорость воды в приемной магистрали, диаметр которой вычисляется по формуле (21), была не менее 2 м/с. Один из осушительных насосов может быть заменен двумя, общая производительность которых должна быть не меньше указанной выше.

Внутренний диаметр осушительной магистрали или приемных отростков, непосредственно подключенных к насосу, определяется по формуле

, (21)

где L и B - длина и ширина судна соответственно, м; D - высота борта, м.

Внутренний диаметр приемных отростков, присоединенных к магистрали

(22)

где l - длина осушаемого отсека по его днищу, м.

Внутренний диаметр магистрали и приемных отростков должен быть не менее 49 мм, но во всех случаях он не должен быть меньше приемного патрубка осушительного насоса. Площадь сечения трубопровода, который соединяет распределительную приемную коробку с магистралью, должна быть не меньше суммарной площади двух наибольших отростков, присоединенных к этой коробке, но не больше площади сечения магистрального трубопровода.

На танкерах, где осушительные насосы предназначены для осушения только машинных отделений, площадь сечения осушительной магистрали должна быть не меньше удвоенной площади сечения отростка, диаметр которого - формула (22).

Расположение осушительных трубопроводов и их отростков должно быть таким, чтобы обеспечивалась возможность осушения любого водонепроницаемого отсека любым из насосов. Система должна быть устроена так, чтобы исключалась возможность поступления забортной воды внутрь судна, а также воды из одного водонепроницаемого отсека в другой. Для этого приемные клапаны распределительных коробок и клапаны на приемных отростках от магистрали должны быть невозвратно-запорного типа. Каждый независимый осушительный насос должен иметь свой приемный отросток из отсека, где он находится. Более двух таких отростков из одного отсека не требуется. При этом они должны располагаться по бортам, а диаметр определяется по формуле (22).

Осушительная система позволяет откачивать трюмные воды из различных отсеков независимыми трубопроводами, проложенными вне междудонного пространства, осушать машинные и котельные помещения отдельно от трюмов. Трюмная вода должна концентрироваться в льялах и сборных колодцах, устанавливаемых в междудонном пространстве в виде вкладных карманов. Днище сборного колодца должно отстоять от основной линии корпуса не менее, чем на 460 мм. Объем колодца должен быть достаточным для размещения в нем воды, сливающейся из приемной осушительной трубы после прекращения действия системы. Приемники должны быть расположены так, чтобы обеспечивать осушение отсека или его водонепроницаемой части как в прямом положении судна, так и при крене до 15° на любой борт и дифференте до 5°. Всасывающие концы приемных отростков снабжают сетками с отверстиями 8ч10 мм, общей площадью живого сечения не менее утроенной площади поперечного сечения приемной трубы. Приемные сетки должны легко демонтироваться или иметь крышки для возможности очистки их от грязи. Непосредственно перед насосами устанавливаются грязевые коробки. В зависимости от типа и размерений судна, количества машинно-котельных отделений, рода перевозимых грузов осушительную систему выполняют по централизованному или децентрализованному принципу. Трубопроводы изготавливают из стальных труб или труб с антикоррозионным покрытием, арматуру - из бронзы (латуни) или из стали. Для повышения долговечности трубопроводы целесообразно выполнять из меди или медных сплавов.

Исходные данные для расчёта осушительной системы:

1). Параметры грузо-пассажирского судна:

L=110 м.

B=15 м.

D=8 м.

2) Геометрическая высота:

Z1-2 =1,5 м.

Z5-6=6 м.

3) Длины участков:

L1-2=12,3 м.

L2-3=2,8 м.

L3-4=4,3 м.

L4-5=2,3 м.

L5-6=9,2 м.

Расчет:

Произведем расчет осушительной системы грузо-пассажирского судна длиной L=110м, шириной B=15 м и высотой борта D=8 м.

Для данного судна внутренний диаметр осушительной магистрали (мм). Принимаем, что труба стальная с наружным диаметром 108 мм, толщиной стенки 4 мм (108х4) и расчетным внутренним диаметром (DУ127).

Диаметры приемных отростков для машинно-котельного отделения (МКО) и грузовых трюмов, длины которых лежат в пределах 12 ч 19 м, согласно формуле (22) составляют 60 ч 69 мм. Для сокращения типоразмеров труб и арматуры принимаем условный проход DУ65, полагая, что приемные отростки изготовлены из стальных труб 73х3.

Расчетная производительность осушительного насоса составляет

·3600 = .

Принимаем QН = 60 м3/ч, а суммарную производительность двух насосов - не менее 120 м3/ч.

Для выбора насоса вычислим потери напора в трубопроводах системы, расчетная схема которой показана на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема осушительной системы

Считаем, что насос откачивает воду из наиболее удаленного трюма, где установлены два приемника, одновременно принимающие трюмную воду.

Расчетная магистраль представляется линией 1-2-3-4-5-6-7-8.

Расчёт участка 1-2:

При температуре трюмной воды 15° коэффициент ее кинематической вязкости н = 1,14·10 - 6 м 2 / с; плотность воды с = 1000 кг / м 3.

Задаемся скоростью v1-2 = 2,5 м / с, тогда

Гидравлические характеристики отростков 1-2 и 1'-2 в расчете считаем одинаковыми.

1. Определим диаметр магистрали и расход воды:

В соответствии с правилами морского регистра внутренний диаметр осушительной магистрали определяеться по формуле:

d=мм.,

где L - длина судна, м.

B - ширина судна, м.

H- высота до палубы переборок, м.

d=м

Принимаем из стандартного ряда Ду диаметр равный 83мм.

2. Расчётная величина производительности насоса:

где d - диаметр магистрали

v - скорость движения воды в трубопроводе

3. Рассчитываем критерии Рейнольдса:

V- скорость воды

d- диаметр трубопровода

н - кинематическая вязкость воды при (t=15C)

4. Найдём коэффициент гидравлического трения по формуле Кольбрука, так как имеем область гидравлически гладких труб: 4000 <Rе<3•106

л=(1,8 lgRe - 1,52)-2 =(1,8 • lg 1,82017•106-1,52)-2=0,008

5. Определим коэффициент местных сопротивлений

ж сборной решётки= 0,5

ж грязевой коробки =2,2

ж колена 900•2=0,35•2=0,7

6. Определим коэффициент сопротивления на участке 1-2

ж 12=( л12l12/d)+ ?ж

ж 12=0.008•12.3/0.083+3.4=4.59

7. Потерянный напор на участке 1-2

H ж1-2= ж12•V2/2=4.59•22/2=9.18 Дж/кг

Расчётный напор в т. 2 равен сумме потерянного напора на участке и напора, расходуемого на преодоление перепада высот

Н2=Н ж12+g(z2-z1)=9.18+g(1.5)=23.88 Дж/кг

Расчёт участка 2-3

Т.к. скорость движения воды и диаметр трубопровода на всей осушительной магистрали остаются постоянными, критерии Рейнольдса гидравлического трения так же не меняются.

1. Re=, л=0,008

Определим коэффициенты местных сопротивлений

ж колена 900•2=0,35•2=0,7

ж тройника= 1,2

ж клапанной коробки с тремя невозвратно-запорными клапанами =5

ж 2-3=( л1-2l2-3/d)+ ?ж=0,008•2,8/0,083+3.4=3,67

2. Потери напора на участке 2-3

H ж2-3= ж2--3•V2/2=3,67•22/2=7,34 Дж/кг

Расчётный напор в т.3 равен напору в т.2 плюс потери напора на участке 2-3

Н3=Н2+ Н ж2-3

Н3=23,88+7,34=31,22Дж/кг

Расчёт участка 3-4

1. Re=, л=0,008

2. Определим коэффициенты местных сопротивлений

ж колена (90є)=0,35

ж клапанной коробки с 3 невозвратно-запорными клапанами =5

3. ж 3-4=( л3-4l3-4/d)+ ?ж=0,008•4,3/0,083+3,4=3,81

4. H ж3-4= ж3-4•V2/2=3,81•22/2=7,62 Дж/кг

Напор в т.4 будет равен напору в т. 3 плюс потери на участке 3-4

Н4=31,22+7,62=38,84 Дж/кг

Расчёт участка 4-5

1. Re=, л=0,008 ж=0

2. ж 4-5=(л4-5l4-5/d)=0,008•2,3/0,083=0,22 Дж/кг

3. H ж4-5= ж4-5•V2/2=0,22•22/2=0,44 Дж/кг

Напор в т. 5 равен:

Н5=Н4+ Н ж4-5=38,84+0,44=39,28 Дж/кг

Для откачки трюмной воды осушительный насос обладает величиной допускаемой вакуумметрической высоты Ндоп?6 м

Т.к. Н5=5,2 м<Ндоп, условие выполняется

Расчёт участка 5-6

1. Re=, л=0,008

2. Определим коэффициенты местных сопротивлений:

ж колена 90є=0,35•3=1,05

ж клапан невозвратно-запорный =2,5

2. ж 5-6=( л5-6l5-6/d) + ? ж =0,008•9,2/0,083+3,4=4,28 Дж/кг

3. H ж5-6= ж5-6•V2/2=4,28•22/2=8,56Дж/кг

Напор в т.6 равен сумме потерянного напора на участке и напора расходуемого на преодолении перепада высот:

Н6=8,56+9,8•6,1=68,34 Дж/кг

Суммарный потерянный напор

Н=Н6+ Н5=68,34+39,28=107,62 Дж/кг

Расчёт гидравлической характеристики сети

Строим характеристику системы из условия:

Нс=кQ2,

где к-полный коэффициент сопротивленя системы

К=Н/ Q2=107,62 Дж/кг/(48,67м3/ч)2=0,045

Задаваясь значениями расхода от 0 до Q через 10% найдём значение напора Qi

Н(0,1Q)=0,045•4,8672=0,106 м

Н(0,2Q)=0.045•(9.73)2=0,42м

Н(0,3Q)= 0.045•(14,06)2=0,98м

Н(0,4Q)= 0.045•(19.47)2=1,84м

Н(0,5Q)= 0.045•(24.33)2=2,8м

Н(0,6Q)= 0.045•(29.2)2 =4,1м

Н(0,7Q)= 0.045•(34.07)2 =5,8м

Н(0,8Q)= 0.045•(38.94)2 =7,4м

Н(0,9Q)= 0.045•(43.88)2 =9,5м

Н max=10,76м

Наименование	Обозначение	Размерность	Группы и участки сопротивлений
			I-VI
			1-2	2-3	3-4	4-5	5-6
			Основная магистраль
Расход жидкости Температура воды Плотность жидкости Коэффициент кинематической вязкости Расчетный диаметр трубопровода Стандартный диаметр трубопровода Средняя скорость жидкости Число Рейнольдса Длина прямолинейных участков Коэффициент сопротивления трения Потери напора	Q t с н d dгост v Re L л Н	м3/ч 0С кг/м3 м2/с м м м/с - м - Дж/кг	48,67 15 1000 1,306•10-6 79,6 83 2,5 182•103 12,3 0,008 9,18	48,67 15 1000 1,306•10-6 79,6 83 2,5 182•103 2,8 0,008 7,34	48,67 15 1000 1,306•10-6 79,6 83 2,5 182•103 4,3 0,008 7,62	48,67 15 1000 1,306•10-6 79,6 83 2,5 182•103 2,3 0,008 0,44	48,67 15 1000 1,306•10-6 79,6 83 2,5 182•103 9,2 0,008 4,28

Литература

осушительный гидравлический осушительный насос

1. Александров А.В. Судовые системы. - Л.: Судпромгиз, 1966.

2. ГОСТ 7958-78. Насосы центробежные судовых систем. Типы и основные параметры.

3. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные.

4. ГОСТ 24030-80. Трубы бесшовные из коррозионно-стойкой стали.

5. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1992.

6. Божедомов С.В. Проектирование общесудовых систем. Учебное пособие. - Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 1996.

7. Правила классификации и постройки морских судов. - СПб.: Морской регистр судоходства, 1995.

Размещено на Allbest.ru