Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание и основные характеристики проектируемого судна

2. Обоснование выбора типа СЭУ

2.1 Газотурбинные энергетические установки (ГТУ)

2.2 Паротурбинные энергетические установки (ПТУ)

2.3 Дизельные энергетические установки (ДЭУ)

3. Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи

3.1 Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки

3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

4. Расчет валопровода

4.1 Материал вала

4.2 Состав валопровода

4.3 Выбор числа валов

4.4 Расчет основных элементов валопровода

4.5 Соединения валов

4.6 Соединение гребного винта с валом

4.7 Подшипники валов

4.8 Тормозные устройства

4.9 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

4.10 Проверка вала на продольную устойчивость

5. Расчет потребной мощности и выбор состава судовой электростанции

6. Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов

6.1 Расчет общего максимального потребления теплоты по всему судну на ходовом и стояночном режимах

Литература

Введение

Для проектируемого судна - сухогрузного теплохода г/п 2600 тонн, необходимо спроектировать судовую энергетическую установку (СЭУ).

Судовая энергетическая установка оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и конструктивное исполнение судна. Тип СЭУ, её месторасположение в корпусе определяет архитектуру судна, водоизмещение, остойчивость, непотопляемость и другие характеристики судна в целом.

Целью данного проекта является: выбор главных двигателей, расчет основных систем, обслуживающих СЭУ, проектирование судовой электростанции, выбор автономных котлов. Необходимо также рассчитать запасы топлива, масла и воды, разместить механизмы в машинном отделении.

1. Описание и основные характеристики проектируемого судна

Судно представляет собой сухогрузный теплоход грузоподъемностью 2600 тонн смешанного района плавания, для эксплуатации на крупных морских путях.

Характеристики судна, для которого выбирается главный двигатель, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1-Характеристики судна

Тип	Сухогруз
Класс	КМIce3[1]R1АUT3
Водоизмещение порожнём, т	1591
Главные размерения, м
длина по КВЛ	90,8
ширина	12,95
осадка	4,42
Количество гребных винтов	1
Скорость хода, уз	12
Автономность, сут.	15
Численность экипажа, чел	10

Дополнительные сведения о судне: однопалубный, одновинтовой сухогрузный теплоход с баком, ютом, машинным отделением и рубкой в кормовой части.

2. Обоснование выбора типа СЭУ

Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования.

Исходными данными для выбора типа СЭУ в общем случае являются:

-тип и назначение судна;

-район его эксплуатации и дальность плавания;

-скорость хода судна и основные характеристики его корпуса;

-требования к маневренности СЭУ;

-ориентировочные расходы энергии на судовые механизмы, системы и устройства в основных эксплуатационных режимах.

Наиболее важными требованиями к СЭУ транспортных судов являются: простота, компактность, высокая надёжность и экономичность. Вместе с тем к ним не предъявляется повышенные требования по маневренности и достижения больших тяговых усилий.

Исходя из вышесказанного, проведем сравнение различных типов и выбор типа СЭУ.

2.1 Газотурбинные энергетические установки (ГТУ)

Газотурбинные установки применяются в основном на судах с динамическими принципами поддержания и на водоизмещающих судах практически не применяются.

Простейшие ГТУ по сравнению с другими типами СЭУ имеют следующие преимущества:

-большая агрегатная мощность при минимальной удельной массе и габаритах;

-простота обслуживания;

-приспособленность к автоматизации и дистанционному управлению.

Вместе с тем ГЭУ имеют и ряд недостатков:

-относительно низкая экономичность из-за ограниченной начальной

температуры газа;

-зависимость надежности и экономичности ГЭУ открытого цикла от

коррозионного воздействия внешней среды;

-трудность осуществления реверса;

-жесткие требования к качеству топлива, используемого в ГЭУ открытого типа;

-большие размеры воздухо- и газоходов, что усложняет компоновку ГЭУ.

2.2 Паротурбинные энергетические установки (ПТУ)

Недостатком этих установок по сравнению с другими является низкая экономичность. Повышение экономичности возможно за счет применения дешевых сортов топлива и повышения кпд отдельных составляющих частей ПТУ.

Паротурбинные энергетические установки применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 - 30000 кВт). Достигнутые успехи в области повышения тепловой экономичности и надежности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт.

Так как наше проектируемое судно имеет значительно меньшую мощность, то применение на нем ПТУ нецелесообразно.

Низкая экономичность ГТУ и их худшая приспособленность к реверсу также исключают ее применение на транспортном теплоходе.

2.3 Дизельные энергетические установки (ДЭУ)

Дизельные энергетические установки получили широкое применение на судах различного назначения вследствие ряда положительных особенностей:

-возможность создания больших агрегатных мощностей на базе стандартных типоразмеров цилиндров;

-доступность различных типов передач;

-относительная простота автоматизации управления.

В настоящее время все суда смешанного плавания оборудованы ДЭУ. Широкому распространению ДЭУ способствует непрерывное улучшение их технико-эксплуатационных показателей вследствие совершенствования наддува и рабочего процесса, применения тяжелых сортов топлива.

Дизельные установки обладают наиболее высокой тепловой экономичностью по сравнению с СЭУ других типов. При этом дизельные СЭУ отличаются сравнительно несложным составом вспомогательного оборудования и простотой обслуживания, а также они устойчиво сохраняют значение эффективного КПД при сравнительно широком диапазоне изменения нагрузок. Поэтому на проектируемом судне устанавливается дизельная энергетическая установка.

Потребная мощность ГЭУ проектируемого судна значительно меньше указанных выше значений и применение ПТУ следует считать нецелесообразным.

Так как проектируемое судно имеет значительно меньшую мощность, то применение на нем ПТУ нецелесообразно.

Низкая экономичность ГТУ и их худшая приспособленность к реверсу также исключают ее применение на транспортном теплоходе.

Таким образом, в качестве главной энергетической установки на проектируемом судне будем использовать дизельную установку.

3. Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи

Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется обычно, исходя из условия обеспечения ему заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.

Потребная мощность ЭУ находится на основе определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом.

Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.

В качестве движителя выбираем одновальную установку с винтом фиксированного шага, так как данная конструкция обладает большим КПД по сравнению с двухвальной установкой. Кроме того простота конструкции определяет большую надёжность и ресурс агрегатов, входящих в комплекс, а также простоту обслуживания. Расчёт проведённый ранее в проекте по основам кораблестроения выявил большой коэффициент нагрузки по упору для данного винта, в связи с этим было принято решение использовать винт в неповоротной насадке.

3.1 Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки

Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки произведен в курсовом проекте по «Основам кораблестроения».

По этим данным строим графики (рисунок 3.1) зависимости Dв = f(n), Ne = f(n), 1,10Ne = f(n) для выбора энергетической установки.

По каталогу подбираем несколько типов двигателей, мощность которых близка потребной мощности судна (). Выбранные двигатели сводим в таблицу 3.1 -Выбор главного двигателя.

Таблица 3.1 Выбор главного двигателя

Фирма	Обозначение
	Фирмен ные	Стандартные	Частота вращ.,n мин.-1	Эфф. мощн. агрегат., Ne, кВт
Krupp Mak Германия	6М45С	6ЧРН32/42	1100	2285
Krupp Mak Германия	6M45C	6ЧН32/42	1000	2202
Krupp Mak Германия	12М292	12ЧН24/28	900	2196
Wartsila Финляндия	8SW28	8ЧН28/30	750	2160

Таблица 3.1 Выбор главного двигателя (продолжение)

Удельный расход на номинале	Масса	Габаритные показатели	L, дб	Ресурс до капремонта
топливо г/кВт.ч	Масло г/кВт.ч	Gд, кг	Lд, м	Bд, м	Hд, м		Rc, тыс. ч (оценка)
197	1,65	20646	4,31	2,06	3,5	103,7	45,7
182	1,60	20038	4,29	1,93	3,61	103,7	28
197	1,65	15591	3,32	1,84	2,26	104,4	40
197	1,56	20500	5,18	1,78	3,24	102,2	109

3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

Оценку произведём по 4-балльной шкале. Наименьший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром. В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям; в соответствии с суммарными баллами составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.

Таблица 3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

Фирма	Обозначение	Nе	n	be	bм	Lд	Вд	Нд	Gд	L	Rc	Сумма
Krupp Mak Германия	6ЧРН32/42	2	3	2	3	2	2	1	4	2	3	24
Krupp Mak Германия	6ЧН32/42	1	3	1	2	1	2	2	1	4	4	21
Krupp Mak Германия	12ЧН24/28	2	2	1	3	1	2	1	2	3	2	19
Wartsila Финляндия	8ЧН28/30	3	1	2	1	2	1	3	3	1	1	18

При выборе главного двигателя необходимо учитывать приоритет одного критерия над другим. Для этого целесообразно использовать так называемый принцип гибкого приоритета, основанный на задании количественных характеристик приоритета критериев в виде весовых коэффициентов.

Выбор производим по схеме:

1[n]+2[Bд]+3[Вм]+4[Gд]+5[L]+6[Lд]+7[Rс]+ 8[Ne]+ 9[Hд]+ 10[Ве]

В качестве весовых коэффициентов принимаем значения:

1=0,1; 2=0,1; 3=0,3; 4=0,1; 5=0,1; 6=0,1; 7=0,3; 8=0,1; 9=0,1; 10=0,3.

Расчёт: двиг.№1 0,13+0,12+0,33+0,11+0,12+0,11+0,33+0,11+0,11+0,32=3,5;

двиг.№2 0,13+0,12+0,32+0,11+0,14+0,11+0,34+0,11+0,12+0,31=3,5;

двиг.№3 0,12+0,12+0,33+0,12+0,13+0,11+0,32+0,12+0,11+0,31=3,1;

двиг.№4 0,11+0,11+0,31+0,13+0,11+0,12+0,31+0,12+0,13+0,32=2,6.

В результате расчёта наименьшее число баллов получил двигатель: 8ЧН28/30его и принимаем в качестве главного для проектируемого судна.

4. Расчет валопровода

4.1 Материал вала

В качестве материала валов, выбираем сталь 40Х.

4.2 Состав валопровода

В состав проектируемого валопровода включаем:

1. Упорный вал с эластичной муфтой со стороны реверс-редуктора и жесткой муфтой со стороны тормоза;

2. Гребной вал с дейдвудной трубой;

3. Упорный подшипник.

4.3 Выбор числа валов

Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.

Для транспортных судов оптимальной является одновальная установка с ВФШ. Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получить высокий пропульсивный кпд, хорошие массогабаритные показатели. Необходимость в многовальной установке возникает в следующих случаях:

-для судов большой грузоподъемности и скорости с мощностью установок от 5000 до 10000 кВт;

- при ограничении диаметра винта осадкой судна;

- при необходимости обеспечения высоких маневренных качеств судна;

- для повышения живучести СЭУ.

С учетом изложенного на проектируемом судне целесообразно использовать одновальную установку.

4.4 Расчет основных элементов валопровода

Проектирование судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра Судоходства 7 .

Промежуточный вал

В соответствии с Правилами диаметр промежуточного вала dпр. должен быть не менее:

где:

коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки, ;

расчетная мощность на промежуточном валу, кВт;

расчетная частота вращения промежуточного вала, об/мин.

Так как судно с ледовым усилением Ice3, то увеличиваем диаметр на 4%, тогда

Для дальнейших расчетов принимаем диметр промежуточного вала

Упорный вал

Упорный вал dуп в районе упорного гребня должен превосходить диаметр промежуточного dпр не менее, чем на 10%

dуп = 1,1 dпр = 1,1.240= 264 мм.

Принимаем dуп = 265 мм

Гребной вал

Диаметр гребного вала d г должен быть не менее определенного по формуле газотурбинный двигатель винт вал

где:

коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки, при соединении гребного винта с валом с помощью шпонки;

расчетная мощность на промежуточном валу, кВт;

расчетная частота вращения промежуточного вала, об/мин.

Так как судно ледового плавания, то увеличиваем диаметр гребного вала на 8%:

Принимаем диаметр гребного вала dг = 310 мм.

В соответствии с пунктом 2.4.2.1. Правил Регистра конус гребного вала под гребной винт должен выполняться с конусностью не более 1:12.

Для защиты вала от коррозии применяем бронзовую облицовку. Толщина бронзовой облицовки S должна быть не менее:

S 0,03.dгр' + 7,5 (мм),

где:

dгр` =310 мм - действительный диаметр гребного вала

S 0,03.310 + 7,5= 16,8 мм.

Толщина бронзовой облицовки принимается равной S = 17 мм.

Наряду с определением основных размеров валопровода по Правилам Регистра определяется критическая частота вращения вала и проводится проверка вала на продольную устойчивость.

4.5 Соединения валов

Соединение валов в проектируемом валопроводе осуществляется с помощью фланцев.

Болты для соединения фланцев принимаем плотно пригнанные. Диаметр болтов соединительных фланцев должен быть не менее определяемого по формуле

где dпр =240 мм - расчетный диаметр промежуточного вала;

Rmв =400МПа - временное сопротивление материала вала;

Rmб =600МПа - временное сопротивление материала болта, принимается в пределах

Rmв Rmб 1,7 Rmв, но не более 1000МПа;

i =8 - число болтов в соединении;

D =350 мм - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

Принимаю для соединения 8 болтов с резьбой М44

Радиус закругления фланцев валов не менее 0,08 требуемого диаметра вала в районе фланца. Закругление должно быть гладким, подрезка закруглений от головки и гайки соединительных болтов не допускается.

Толщина соединительных фланцев должна быть не менее 20% требуемого диаметра промежуточного вала или не менее диаметра болта в зависимости от того, что больше.

s'=0,2·240=48 мм.

Принимаем толщину фланца 48 мм.

4.6 Соединение гребного винта с валом

Конус гребного вала под гребной винт выполняется с конусностью 1:12. Во избежание попадания воды на конус гребного вала предусматриваются уплотнения.

4.7 Подшипники валов

Опорные подшипники

В качестве опорных подшипников используются подшипники скольжения с фитильно-кольцевой системой смазки. Подшипник подбирается по диаметру промежуточного вала

dпр = 240 мм согласно ОСТ 5.4153-75.

Т.к. n?350 мин, максимальное расстояние между смежными подшипниками [3, с. 37]:

где k1 = 450 коэффициент для подшипников скольжения.

dr = dпр = 240мм - диаметр вала.

Минимальное расстояние между смежными подшипниками:

Так как расстояние от фланца редуктора до дейдвудного подшипника не превышает 5931,9 мм, то принимаем к установке один опорный подшипник скольжения по ОСТ 5.4153-75.

4.8 Тормозные устройства

Тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении промежуточного вала и редуктора. В качестве тормозного устройства используется тормоз бугельной конструкции.

Расчет тормозного устройства

Для стопорения валопроводов в аварийных ситуациях (повреждение винта или валопровода, ремонта их и т.п.) их оборудуют тормозом. Большинство тормозов валопроводов работает по принципу сухого механического трения. Их часто совмещают с фланцевым соединением.

Цель расчёта - определить конструктивные параметры тормоза и обеспечить требования Правил Регистра по усилию затяжки. Расчёт ведется в следующей последовательности.

1.Определяется момент на гребном валу, кН·м,. создаваемый застопоренным гребным винтом,

,

где km - коэффициент момента застопоренных четырех- и трёхлопастных гребных винтов в зависимости от дискового и и шагового Н/Dв отношений (рис.1);

ш = 0,27 - коэффициент попутного потока;

- скорость движения судна с застопоренным гребным винтом, равная обычно 3…4 м/с;

с - плотность воды, т/м3;

DB = 3,1м - диаметр гребного винта,

2 . Находится диаметр тормозного диска, м:

,

где f - коэффициент трения, принимаемый для ленты ферродо по стали - 0,4;

- угол охвата одного бугеля (обычно 100 -130 ),100 =1,92рад. ;

k = bт/Dт - отношение ширины тормозной ленты к диаметру тормоза, k = 0,12 ч 0,14;

p= (6…8)10 кПа - среднее допускаемое давление на тормозную поверхность.

Так как тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении гребного и промежуточного валов, то принимаем диаметр тормоза равным диаметру фланца.

DT = DФ = 0,89 мм.

3. Определяются необходимые силы, кН, торможения ленты = и затяжки винта

где e - основание натурального логарифма.

4. Рассчитывается момент затяжки винта, кН·м,

Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М30.

Шаг резьбы s = 3,5 мм.

Средний диаметр принимаем dср = 0,9d = 0,9•30 = 27 мм.

Угол подъема винтовой линии:

,

Угол трения резьбы:

,

где в = 600 = 1,05 рад - угол профиля резьбы,

м = 0,2 - коэффициент трения

Момент затяжки:

5. Определяется усилие затяжки на рукоятке:

где L - длина рукоятки, м.

Усилие затяжки на 1 чел. не должно превышать кН.

Допускается работа на тормозе не более 2 чел., следовательно, кН.

Конструкция тормоза показана на рисунке 1.

Рисунок 4.1 - Тормозное устройство

1 - гайка тяги; 2 - тяга; 3, 5 - штыри тяги и бугеля; 4 - бугель с головкой для штыря и тяги; 6 - фундамент; 7 - фрикционные колодки.

4.9 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

nкр = 1-3,3.(L2/L1)3.q2/q1).(30..E.I.g/q1)/L12, (мин.-1),

где:

L2 =2,67м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;

L1 =4,5м - остальная длина гребного вала;

q1 = .dг2./64 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L1;

q1 = 3,14.0,31277/64= 0,363 (кН/м);

= 77 кН/м3 - плотность стали;

q2 = q1 + Gв/L2 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L2;

Gв = 1,47.Dв3. (кН)

Dв = 3,1м - диаметр винта;

= 0,55 - дисковое отношение;

Gв = 1,473,13.0,55 = 24 (кН);

q2 = 0,363 + 24/ 2.67 =9,3 (кН/м);

I = .dг4/64 (м4) - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси;

I = 3,14.0,314/64 = 4,5.10-4 (м4);

E = 2,16.108 кПа - модуль упругости материала вала.

nкр=1-3,3.(2,67/4,5)3.(9,3/0,363).30.3,14/4,52.(2,16.108.4,510-4·9,8/0,363)= 12·104(мин.-1),

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения

(nкр - nн)/nн.100% 20%.

(12·104- 182)/182.100% 20%.

4.10 Проверка вала на продольную устойчивость

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где lmax - длина пролета между опорами, м;

i - радиус инерции сечения вала,м

где F - площадь поперечного сечения, м2.

lmax =5,93м

i=0,078м

.

Т. к. = 76 < 80 вал считается жесткими, и его расчет на продольную устойчивость не проводится.

5. Расчет потребной мощности и выбор состава судовой электростанции

Механизмы и оборудование, устанавливаемые на судне, входят в состав вспомогательной установки, систем энергетической установки и общесудовых систем. Энергия, потребляемая этими механизмами, как правило, электрическая, привод электрический или гидравлический.

Согласно Правилам Регистра выбирают род тока и величину напряжения в сети для всех групп потребителей, т.е. механизмов, обслуживающих ЭУ, судовые системы палубных механизмов и прочих потребителей. Род тока и напряжение могут быть едиными для всех потребителей, но могут быть различными для отдельных групп. В настоящее время на судах применяется в основном переменный ток. Величина напряжения регламентирована Правилами Регистра, которые разрешают применять на судах генераторы с номинальным напряжением при переменном токе 133, 230 и 400 в.

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 60-70% их номинальной мощности;

число установленных генераторов должно быть минимальным и они должны быть однотипными;

в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих

Исходя из этого, оснащаем судовую электростанцию двумя генераторами, один из которых - резервный.

Для транспортных судов нашего класса с ДВС наибольшая мощность судовой электростанции в ходовом режиме считается по формуле

Nx = Nxo + a . Ne,

где Nхо - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна, для ДУ транспортных судов Nхо = 40 кВт;

а - безразмерный коэффициент, а = 0,045;

Ne - суммарная мощность, Ne = 2160 кВт

Nx = 40 + 0,045. 2160 = 137,2 кВт

Для стояночных режимов среднюю нагрузку электростанции можно найти через водоизмещение или дедвейт:

Nc = Nco + b.D,

где Nco - постоянная величина, Nco = 30 кВт;

b - размерный коэффициент, b = 0,002кВ/т;

D - дедвейт, D = 4448 т;

Nc = 30 + 0,002.4448 = 38,8 кВт.

По мощности судовой электростанции в ходовом режиме (Nx=137,2 кВт) и в режиме стоянки (Nс=38,кВт) выбираем тип дизель - генератора.

В качестве основных дизель- генераторов выбираем два дизель- генератора АД-75. В качестве резервного дизель- генератора выбираем АД-75. В качестве стояночного используется АД-75. Основные характеристики дизель - генераторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Характеристики дизель - генераторов

Характеристика	АД-75 6Ч13/14
Мощность, кВт Двигателя Генератора	85 75
Тип дизеля	6Ч 13/14
Тип генератора	LSA 44.2 VS3
Частота вращения, об/мин	1500
Масса, кг	1785
Расход масла, л/ч	0,115
Расход топлива, л/ч	22,9
Род тока	3-х фазн., переменный
Напряжение, В	400/230
Габариты	2145 x 1175 x 1520

Мощность аварийного дизель генератора принимается равной:

Принимаю в качестве аварийного дизель генератора:

-дизель генератор АД-20 с номинальной мощностью 20 кВт, напряжением 400 В, частотой тока 50Гц.

6. Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов

Вспомогательные, утилизационные и комбинированные котельные установки предназначены для обеспечения теплом на стояночном и ходовом режимах вспомогательных потребителей СЭУ и общесудовых потребителей с ДУ и ГТУ - для отопления помещений, санитарно-бытовых нужд, для обеспечения работы главной энергетической установки (подогреватели топлива, масла и т.д.). Автономные котлы используют тот же сорт топлива, что и главные установки.

При выборе типа котла можно руководствоваться опытом эксплуатации построенных судов, а также следующими соображениями. Обычно на судах морского флота независимо от типа судна и СЭУ, а также на всех танкерах, где имеется большое количество различных потребителей теплоты и пара, целесообразно устанавливать паровые котлы. Для большинства грузовых и грузопассажирских судов, толкачей предпочтительней схема с применением горячей воды. Исходя из этого выбираем водогрейные котлы.

6.1 Расчет общего максимального потребления теплоты по всему судну на ходовом и стояночном режимах

Максимальное потребление теплоты в стояночном режиме.

,

где:

kо = 0,75- коэффициент одновременности;

kc = 1,1 - коэффициент запаса;

kз = 0,5 - коэффициент загрузки потребителей на стояночном режиме;

Qот =23,3+0,012.G (кВт) - расход теплоты на отопление помещений для сухогруза;

G = 2600 т - грузоподъемность судна;

;

Qсб = nк (gм + gп) (кДж/ч) - расход теплоты на санитарно-бытовые нужды;

nк = 10 чел - число членов экипажа;

gм = 0,55 кВт/чел - расход теплоты на приготовление горячей мытьевой воды;

gп = 0,12 кВт/чел - расход теплоты на приготовление питьевой кипяченой воды;

;

QПТ = 0,15.(Qот + Qсб) (кВт) -расход теплоты на подогрев топлива и технические нужды;

;

.

Максимальное потребление теплоты в ходовом режиме

,

где:

kо = 0,7- коэффициент одновременности на ходовом режиме;

kc = 1,1 - коэффициент запаса;

kз = 0,9 - коэффициент загрузки потребителей на ходовом режиме;

.

Расчёт общего потока теплоты, потребного на судне, производится в табличной форме (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Потреби- тели теплоты	Максималь-ный поток теплоты	Режим работы судна
		Ходовой	Стояночный
		Коэффи- циент загрузки kз	Потребный поток энергии	Коэффи- циент загрузки, kз	Потребный поток энер-гии
Отопление	54,5	0,9	49,05	0,5	27,25
Приготов-ление горячей воды	6,7	0,9	6,03	0,5	3,35
Подогрев топлива, масла и пр. нужды	9,18	0,9	8,2	0,5	4,59
Итого:			63,28		35,19

Общее количество теплоты, которое может быть утилизовано

где - доля теплоты, приходящаяся на выпускные газы:

;

-коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду и загрузку ДВС;

- низшая рабочая теплота сгорания топлива, кДж/кг, ;

- температура газов входящих в котёл УК и температура уходящих газов за котлом ;

- коэффициент избытка воздуха ДВС ( для ВОД);

- теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, кг/кг;

- удельная теплоёмкость газов, кДж/кг·К;

- удельный расход топлива ДВС, кг/кВт·ч, be=0.197кг/кВтч;

- суммарная мощность главных двигателей, кВт, .

Производительность котла по теплоносителю определяют по формуле:

Dк=3600Qк/?h, кг/ч

где Qк- тепловой поток котла, кВт;

?h - прирост энтальпии пара (воды) в котле, кДж/кг.

Dk=3600*14,3/185=278 кг/ч.

Характеристики утилизационного котла

Так как, Qук >, то мощность утилизационного котла принимается равной .

Характеристики утилизационного котла приведены в таблице 6.2

Таблица 6.2 - Основные характеристики утилизационного котла КАУ-4,5

Характеристика	Значение
Тепловая мощность Nк, кВт	52
Рабочее давление воды P, МПа	0,13
Температура газов на выходе из котла tвых, оС	90
Температура газов на входе в котел tвх, оС	400
Площадь поверхности нагрева F, м2	4,5
Масса котла с водой Gк +Gв, кг	562
Масса котла без воды Gк, кг	482
Полное аэродинамическое сопротивление котла ?hп, кПа	2,2
Тепловая напряженность поверхности нагрева qн, кВт/м2	11,6

Автономный котел выбираем по величине общего потребления теплоты на стояночном режиме.

.

Выбираем автономный водогрейный котел КОАВ-40.

Характеристики автономного котла

Подходящий водогрейный автономный котёл - КОАВ-40. Его характеристики представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Характеристики котла КОАВ-40.

Характеристика	Значение
Тепловая мощность Nк, кВт	47
Рабочее давление воды p, МПа	0,12
Расход топлива, кг/ч	5,1
Ширина, мм	750
Высота, мм	1050
Длина, мм	950
Площадь поверхности нагрева H, м2	1,5
Суммарная масса котла, кг	340

Литература

1 Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Судовые энергетические установки” для студентов дневного и вечернего обучения спец. 14.01 и 14.02/НГТУ; Сост. С. Н. Зеленов, Е. А. Косолапов, А. В. Малахов, Ю. П. Кузнецов, н. Новгород, 1995.

2 Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам: Учеб. пособие/Ю. Н. Ручкин, В. А. Звонцов: НГТУ, Н. Новгород,1996.

3 Голубев Н. В. проектирование энергетических установок морских судов. Уч. Пособие.-Л.: Судостроение, 1980.

4 Судовые энергетические установки/Г. А. Артемов, В. П. Волошин, Ю. В. Захаров, А. Я. Шквар.- Л.: Судостроение, 1997

5 Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота: Учебник для ВУЗов - М.: Транспорт, 1980.

6 Паровые и газовые турбины: учебник для ВУЗов/ М. А. Трубилов.

7 Правила классификации и постройки морских судов. Морской регистр судоходства. - СПб.;2005. Т.2.

Размещено на Allbest.ru