Тепловой и гидравлический расчет судовой водоопреснительной установки типа "Д"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Опреснительная установка типа «Д»

1.1 Устройство и принцип работы

2. Тепловой расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д» с обогревом греющей водой от ГД

2.1 Тепловой расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д» с обогревом греющей водой от ГД

2.2 Тепловой и конструктивный расчет греющей батареи

2.3 Тепловой расчет и компоновка конденсатора

3. Гидравлический расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д»

3.1 Определение гидравлического сопротивления полости охлаждающей воды конденсатора

3.2 Определение гидравлического сопротивления греющей воды в межтрубном пространстве нагревательной батареи

4. Поверочный расчет опреснительной установки

4.1 Исследование влияния температуры забортной воды на производительность спроектированной опреснительной установки

4.2 Исследование влияния накипи в греющей батарее на производительность спроектированной опреснительной установки

Заключение

Список литературы

Введение

Основной целью выполнения курсового проекта по дисциплине «Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства» для курсантов (студентов) судомеханического и заочного факультетов МГУ им. адм. Г. И. Невельского, обучающихся по специальности 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок», является:

- закрепление и систематизация теоретических и практических знаний по специальности, полученных при изучении курса;

- приобретение опыта самостоятельного выполнения расчетов.

В качестве расчетной схемы для курсового проекта принимается тепловая схема глубоковакуумной утилизационной опреснительной установки на базе отечественного опреснителя типа «Д», широко применяемой на транспортных морских судах для пополнения запасов пресной воды, используемых в дальнейшем на питьевые и хозяйственно-бытовые нужды, а также на технические цели (подпитка котлов, система охлаждения ДВС и пр.).

По заданным параметрам рабочего процесса в ходе курсового проектирования на основе расчёта:

- определяются поверхности теплообмена греющей батареи и конденсатора;

- осуществляется компоновка основных узлов опреснителя (греющей батареи, конденсатора и камеры испарения);

- определяется гидравлическое сопротивление конденсатора и нагревательной батареи;

- выполняется графическая часть проекта.

Результаты гидравлического расчёта конденсатора являются составной частью гидравлического расчета системы забортной воды, необходимого для подбора насоса забортной воды, обслуживающего установку.

В целях расширения знаний в области эксплуатации в проект входят расчёты по исследованию влияния температуры забортной воды и накипеобразования на производительность спроектированной опреснительной установки.

1. Опреснительная установка типа «Д»

Данные водоопреснительные установки относятся к установкам с испарителями кипящего типа, работающими при постоянном давлении и производительности до 25 т/сут. Такие водоопреснительные установки в судовой практике в настоящее время находят самое широкое применение на транспортных судах.

1.1 Устройство и принцип работы

Опреснитель типа «Д» (рис. 1) по конструкции аналогичен блочному вакуумному опреснителю датской фирмы «Атлас», использующему утилизационную теплоту охлаждающей системы дизелей и работающему по идентичному циклу.

Рисунок 1. Конструктивная схема и общий вид утилизационного опреснителя типа «Д»:

1- греющая батарея; 2 - отбойный конус; 3-камера испарения;

В зависимости от типа двигателя утилизационные опреснители позволяют получить от 600 до 1200 литров дистиллята в час на каждую 1000 кВт ее мощности. Для большинства типов судов в этом случае обеспечиваются все потребности в пресной воде практически без дополнительных затрат топлива. Тепловая схема утилизационной вакуумной установки типа «Д» приведена на рис.2.

Особенность работы состоит в следующем. Теплообменная часть греющей батареи включает вертикально установленные мельхиоровые трубки 12, развальцованные в латунных трубных досках, внутри которых происходит процесс кипения морской воды. Пар из этих трубок поступает в камеру испарения и далее через жалюзийный сепаратор 7 подается в верхнюю часть двухходового прямотрубного конденсатора 6, который имеет горизонтальные трубки, развальцованные также в латунных трубных досках.

Рисунок 2. Схема утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа «Д»:

1 - ротаметр (датчик расхода); 2 - соленомер; 3 - трубопроводы подвода и отвода греющей воды к испарителю; 4 - трубопровод для отвода конденсата; 5 - трубопровод подвода греющего пара; 6 - конденсатор; 7 -жалюзийный сепаратор; 8 -отбойный конус пароводяной смеси; 9 - воздушно-рассольный эжектор; 10 - трубопровод отвода рассола; 11-насос забортной воды; 12 - трубки греющей батареи; 13 - сборник дистиллята; 14 -насос откачки дистиллята; 15 - электромагнитный клапан; 16 - уравнительный трубопровод; 17 -трубопровод отвода паровоздушной смеси

Отбойный конусный щит 8, установленный в нижней части камеры испарения, служит для отделения крупной капельной влаги из пароводяной смеси в зоне испарения рассола. При этом сепарация капель рассола обеспечивается за счет действия центробежных сил при изменении направления движения пароводяной смеси от вертикального (вверх) до горизонтального (вбок) и далее - вверх в камеру испарения. Отсепарированные капли рассола стекают обратно в зону испарения. Данное техническое решение создает благоприятные условия для дальнейшей качественной сепарации вторичного пара в жалюзийном сепараторе 7.

Относительно большая высота парового пространства в сочетании с применением жалюзийного сепаратора позволяет получать дистиллят с солесодержанием не более 8 мг/л при солесодержании рассола 50 г/л.

Часть забортной воды, прокачиваемой через конденсатор, отводится на питание испарителя, а оставшаяся используется в качестве рабочей жидкости в водоструйном эжекторе 9, который предназначен для удаления паровоздушной смеси по трубопроводу 17 из конденсатора и продувки рассола из подогревателя за борт.

В эксплуатационном режиме рабочий вакуум в опреснителе поддерживается за счет конденсации пара в конденсаторе и определяется температурой охлаждающей воды. При этом работа водоструйного эжектора заключается в удалении паровоздушной смеси из конденсатора, составляющей 3-5 % производительности опреснительной установки.

В центре нагревательной батареи установлен кожух и центральная труба, по которой рассол сливается к эжектору. Уровень продуваемого рассола устанавливается на высоте верхнего среза сливной трубы, который расположен на половине высоты греющей батареи.

В качестве источника теплоты, поступающей в греющую батарею испарителя, чаще всего используется охлаждающая вода главного двигателя с температурой 60-80°С, может использоваться также пар от утилизационного или вспомогательного котла.

Греющая вода или пар подается в межтрубное пространство греющей батареи. При этом для улучшения теплообмена организовано многоходовое поперечно-продольное движение греющей среды. Для этого внутри корпуса греющей батареи (в межтрубном пространстве) устанавливаются 1, 3, 5 и т.д. направляющих сегментных перегородок, что позволяет организовать соответственно 2-, 4-, 6-ходовое и т.д. омывание греющих трубок.

Количество ходов греющей воды является одним из важных конструктивных факторов. С уменьшением числа ходов снижается гидравлическое сопротивление поворота потока греющей воды, соответственно можно увеличить скорость воды между трубками при заданном напоре центробежного насоса. Для утилизационных опреснителей типа «Д» количество ходов, зависящих от производительности установки и высоты греющей батареи, не превышает 8.

Дистиллят из конденсатора поступает в специальный сборник 13, необходимый уровень в котором поддерживается с помощью поплавкового регулятора. При этом уравнительный трубопровод 16 служит для уравнивания давлений в конденсаторе 6 и сборнике дистиллята 13, что необходимо для надежного стока конденсата. Дистиллят откачивается затем в цистерну с помощью дистиллятного насоса 14.

В случае превышения допустимой солености дистиллят с помощью электромагнитного клапана 15, управляемого соленомером 2, возвращается в испаритель или удаляется за борт.

Водоопреснительные установки (ВОУ) данного типа полностью автоматизированы и оснащены соответствующими средствами сигнализации.

Визуальный контроль за режимом работы водоопреснительной установки осуществляется с помощью термометров, манометров, вакуумметра и расходомеров. При этом контрольными параметрами являются: температуры греющей воды на входе в испаритель и на выходе из него; температуры охлаждающей воды на входе и на выходе из конденсатора; вакуум в конденсаторе; расход питательной воды; расход и соленость дистиллята.

ВОУ поставляются в виде агрегата на общей раме со всеми обслуживающими агрегатами и приборами.

2. Тепловой расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д» с обогревом греющей водой от ГД

В основу теплового расчета положены рекомендации, приведенные в работах. Исходными данными для расчета являются: тип опреснительной установки, ее производительность, температура греющей воды на входе в опреснитель, температура забортной воды и коэффициент продувания.

Тепловой расчет опреснительной установки состоит из следующих этапов:

· определение параметров вторичного пара;

· тепловой расчет греющей батареи и определение её конструктивных размеров;

· тепловой расчет конденсатора и определение его конструктивных размеров; Методика расчета опреснительной установки приведена в табличной форме.

· Выбран ОУ Д- 3у из таблицы.

№	Наименование величины	Обозначение	Способ определения	Числовые значения величин	Окончательный результат
1.	Производительность, кг/с	Qпв	Задано	8,3 т/сут	0,09606
2.	Температура греющей воды,оС		Задано		80
3.	Температура забортной воды, оС		Задано		23
4.	Коэффициент продувания		Задано		3,5

2.1 Тепловой расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д» с обогревом греющей водой от ГД

Температура греющей воды на выходе из греющей батареи, оС:



где: - снижение температуры греющей воды (8 -10)°С

- Температура греющей воды,оС

Средняя температура греющей воды, оС:

(80+70)/2

75

где: - Температура греющей воды на входу в ОУ, оС

- Температура греющей воды на выходе из ОУ, оС

Температура забортной воды, выходящей из конденсатора, оС:

)

= 23+7

= 30

где: нагрев охлаждающей воды в конденсаторе (4-10) оС

Средняя температура охлаждающей воды в конденсаторе, °С:

=(23+30)/2

= 26,5

где: -

Температурный напор в конденсаторе, оC:

=

= 16,17

где: Для судовых ОУусловие получения минимальной суммарной поверхности испарителя и конденсатора.-=

Средняя температура вторичного пара, оС:

=26,5+16,17

42,67

где: - температурный напор в конденсаторе, оC

Давление вторичного пара, кПа	P2=f(t2)	Прил. 1, табл. 1	8,6390
Энтальпия вторичного пара, кДж/кг	i2=f(P2)	Прил. 1, табл. 1	2579,4
Теплота парообразования, кДж/кг кДж/кг	r2=f(P2)	Прил. 1, табл. 1	2406,5
Удельный объем пара, м3/кг	2=f(P2)	Прил. 1, табл. 1	16,843

2.2 Тепловой и конструктивный расчет греющей батареи

Расход питательной воды, кг/с:

где: - коэффициент продувания.

Количество продуваемого рассола, кг/с:

Gпр = Qпв

Gпр = 0,096 3,5

Gпр = 0,34

Тепловая мощность для подогрева и испарения воды, кВт:

(-.)+

где: - теплоёмкость питательной воды.

Массовый расход пресной греющей воды, кг/с

Gгр

Gгр

Gгр=7,06

где: =0,85 коэффициент сохранения теплоты;

теплоёмкость греющей воды.

Объёмный расход греющей воды, м3/с

Wгр=Gгр/сгр

Wгр=7,06 /971,6

Wгр= 0,00727

где: плотность греющей воды.

Критерии Рейнольдса для потока пресной греющей воды

Re1

Re1 =

Re1 = 43835

где: коэффициент кинематической вязкости для греющей воды при,

- диаметр труб греющей батареи: наружный, м;

скорость греющей воды в межтрубном пространстве.

Критерий Нуссельта для потока пресной греющей воды.

Nu

Nu=0,02630,35

Nu= 179,48

Где: Pr - критерий Прандтля для греющей воды.

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к трубкам греющей батареи, Вт /(м2·K)



=

= 7513,48

где: коэф. теплопроводности для греющей воды, Вт/(м·К).

- диаметр труб греющей батареи: наружный, м.

Средняя температура стенки труб греющей батареи, оС

=0,5(+

= 55,65

Средняя разность температур стенки трубок и испаряемой воды, оС

t= 55,56 - (+30)/2 t = 19,23

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубок к испаряемой воде, Вт/(м2·К)

=1,79 6128,40

где: Р2=8,64 кПа - давление вторичного пара, кПа.

Температурный напор в греющей батарее, оС

tи

tи =

tи = 38,65

Коэффициент теплопередачи в греющей батарее для чистой стенки трубок, Вт/( м2·К)

Ки =

Ки =

Ки = 3030,3

где: коэффициент теплопроводности мельхиора;

толщина стенки трубы.

Поверхность нагрева греющей батареи длячистой стенки, м2

Fи =

Fи=

Fи=2,15

Поверхность нагрева гре-ющей батареи с учетом образования накипи, м2



=1,252,15

= 2,69

где: =1,25 - коэффициент загрязнения трубок

Число трубок греющей батареи, шт.

nи

nи = 104

где: полезная длина трубок греющей батареи.

Эквивалентный диаметр трубного пучка греющей батареи, м

1,050,0252

= 0,26

где: = 1 - число ходов нагреваемой воды;

=(0,8-0,7) - коэффициент заполнения трубной доски;

=(1,5-1,8)·dн - шаг труб при ромбическом расположении на трубной доске и их развальцовке «под колокольчик»:

=(1,5-1,8)·dн

=1,8·0,014

= 0,252

Внутренний диаметр сливной трубы, м

dсл

dсл

dсл0,046

где: 1009,3 плотность продуваемого рассола, кг/м3

(0,15-0,25)=0,15- скорость рассола в сливной трубе, м/с.

Если значение по расчету меньше 25 мм, то конструктивно принимают значение = 25 мм. Этот вариант возможен при малой производительности и небольших значениях коэффициента продувания испарителя.

Внутренний диаметр кожуха для размещения сливной трубы, м

Дкож =(2-2,5)·dсл

Дкож = 2,5·0,046

Дкож = 0,115

Внутренний диаметр корпуса греющей батареи, м

где: Внутренний диаметр корпуса греющей батареи Дэ уточняется по рекомендуемым нормализованным диаметрам

Отношение



где: в случае несовпадения 0,8-1,2 делают перерасчет 2.2.16, приняв другое значение .

Внутренний диаметр камеры испарения, м

где: (1,4-2,5)=1,8 м3/(с·м2) - напряжение зеркала испарения, характеризующее скорость подъема вторичного пара в камере испарения.

2.3 Тепловой расчет и компоновка конденсатора

Давление вторичного пара с учетом парового сопротивления конденсатора, кПа. вакуумный межтрубный нагревательный батарея

где: ?P= (0,1?0,2) =0,1 кПа [1] зависит от размеров поперечного сечения конденсатора и от производительнсти ,Qпв. Величина парового сопротивления возрастают с увеличением Qпв.

Тепловая мощность отводимая от конденсатора вторичного пара, кВт

Qп

Qп = 0,096 (2579,4 - 179,99)

Qп = 230,34

где: энтальпия дистиллята на выходе из конденсатора,

энтальпия вторичного пара,

Кратность охлаждения

m

m

m 87,33

Где: =3,925,?теплоемкость забортной воды,

Расход охлаждающей воды: массовый, кг/с;

объёмный,м3/с

1

Где: 1020 , кг/м3 ?плотность забортной воды

Средне логарифмическая разность температур в конденсаторе, °С

tк

tк

tк 16,01

где: 42,64температура дистиллята, определяемая по значению Р'2

Полученное значение tк не должно отличаться от ранее принятого значения tк более чем на 5%.

= = 1% < 5

Критерий Рейнольдcа для потока охлаждающей воды

где: dн задано-0,016, мм;

dв выбрано-0,014, мм;

= (1,2-2,0) = 1,8 м/сскорость охлаждающей воды в трубках конденсатора;

, м2/с ?коэффициент кинематической вязкости для охлаждающей воды Критерий Галилея для дистиллята



где: dн задано-0,016, мм;

коэффициент кинематической вязкости

Критерий Кутателадзе для дистиллята

=

=

= 19195

где: - коэффициент теплопроводности.

Критерий Нуссельта при конденсации пара

815,77

4,33

Коэффициент теплоотдачи от пара к трубкам конденсатора (Вт/м2K)

где: - коэффициент кинематической вязкости.

Критерий Нуссельта для потока охлаждающей воды.

где: 6,44 Критерий Прандтля для потока охлаждающей воды.

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к охлаждающей воде, отнесенный к наружному диаметру, Вт/(м2·К)

где: коэффициент теплопроводности для потока охлаждающей воды, Вт/(м·К)

Коэффициент теплопередачи в конденсаторе, Вт/м2·К

где: коэффициент теплопроводности мельхиора м = 30,0 Вт/(м·К);

толщина стенки трубы.

Поверхность охлаждения конденсатора, м2



3,02

Число трубок в конденсаторе, шт.

где:;- число ходов охлаждающей воды.

dв= 0,014 м ? внутренний диаметр трубок конденсатора.

Эквивалентный диаметр трубного пучка конденсатора, м

где: dн = 0,016 м-наружный диаметр труб конденсатора;

=(0,7?0,6)=0,65 ? коэффициент заполнения трубной доски для двухходового конденсатора.

(1,5?1,8)dн ?шаг установки трубок при ромбическом расположении на трубной доске:

(1,5?1,8)dн

1,80,016

0,028

Расчетная длина трубки конденсатора между трубными досками, м

Высота парового пространства камеры испарения, м

Н

Н

Н 1,077

3. Гидравлический расчет утилизационной опреснительной установки типа «Д»

Основной целью гидравлического расчета опреснительной установки является определение потерь давления забортной воды в трубках конденсатора и воды в межтрубном пространстве греющей батареи.

Величина гидравлического сопротивления определяет мощность насосов для перемещения охлаждающей забортной воды и греющей воды в батарее.

3.1 Определение гидравлического сопротивления полости охлаждающей воды конденсатора

Конструктивная длина трубки конденсатора, м:

56

где:

Коэффициент сопротивления трения, м:



где:- критерий Рейнольдcа для потока охлаждающей воды.

Потери напора при движении воды по трубкам, кПа

6,01

где: - число ходов охлаждающей воды в конденсаторе;

- плотность забортной воды, кг/м3;

- скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора, м/с.

Потери напора при входе в трубки и выходе из них, кПа:

+)·

где: - число ходов охлаждающей воды в конденсаторе;

- плотность забортной воды, кг/м3;

- скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора, м/с;
- коэффициент, учитывающий потери напора: при входе воды в трубки;

- коэффициент, учитывающий потери напора: при выходе воды в трубки.

Потери напора при поворотеводы в задней крышке, кПа:



2,48

где: - коэффициент, учитывающий потери напора при повороте воды в задней крышке конденсатора;

- число ходов охлаждающей воды в конденсаторе;

- плотность забортной воды, кг/м3;

- скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора, м/с;

- куоэффициент, учитывающий потери напора: при входе воды в трубки;

- коэффициент, учитывающий потери напора: при выходе воды в трубки.

Потери напора в патрубках, кПа:

где - плотность забортной воды, кг/м3;

- скорость охлаждающей воды в подводящих и отводящих трубах, м/с.

= 1,0 - коэффициент местного сопротивления входного и выходного патрубков.

Общее гидравлическое сопротивление конденсатора, кПа:

+P2м+P3м)

+)

18,07

где: - коэффициент загрязнения.

Внутренний диаметр подводящих и отводящих патрубков забортной воды, м:

0,072

- расход охлаждающей воды, кг/с;

- плотность забортной воды, кг/м3;

- скорость охлаждающей воды в подводящих и отводящих трубах, м/с.

3.2 Определение гидравлического сопротивления греющей воды в межтрубном пространстве нагревательной батареи

Внутренний диаметр подводящих и отводящих патрубков греющей воды, м

1

где: Gгр - Объёмный расход греющей воды, м3/с;

- скорость греющей воды в подводящих и отводящих патрубках, м/с.

Потери напора в патрубках греющей воды, кПа:

где: - скорость греющей воды в подводящих и отводящих патрубках, м/с;

- плотность греющей воды, кг/м3;

= 1- коэффициент, учитывающий потери напора: при входе воды в трубки;

=1 - коэффициент, учитывающий потери напора: при выходе воды в трубки.

Коэффициент местного сопротивления пучка труб при их поперечно-продольном обтекании:

где: Re1 - критическая Рейнольдса для потока пресной греющей воды;

k - число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве:



где: nи - число трубок греющей батареи.

Потери напорапри движении греющей воды вдоль перегородок, кПа:

где: - число ходов греющей воды;

- плотность греющей воды, кг/м3;

- скорость греющей воды в межтрубном пространстве, м/с;

- коэффициент местного сопротивления пучка труб при их поперечно-продольном обтекании.

Потери напора при поворотахводыв окнах перегородки, кПа:

где: - число ходов греющей воды;

- плотность греющей воды, кг/м3;

- скорость греющей воды в межтрубном пространстве, м/с;

- коэффициент, учитывающий потери напора при поворотегреющей воды в окнах перегородки.

Общее гидравлическое сопротивление в межтрубном пространстве, кПа:

12,17

где: ш = 1,3 - коэффициент неучтенных потерь.

Внутренний диаметр подводящего патрубка питательной воды, м:

где: скорость питательной воды в подводящих патрубках;

плотность питательной воды, кг/м3;

- массовый расход греющей воды.

4. Поверочный расчет опреснительной установки

4.1 Исследование влияния температуры забортной воды на производительность спроектированной опреснительной установки

Во время эксплуатации опреснительной установки температура забортной воды, подаваемой на охлаждение конденсатора и питание опреснителя, может колебаться в значительной степени в зависимости от времени года и района плавания.

В этих условиях температура забортной воды изменяется от 2 до 30 оС, вместе с этим изменяется величина вакуума в конденсаторе и температурный напор. По опытным данным производительность опреснителя падает на (1-2)% при увеличении температуры забортной воды на 1 оС.

Влияния колебания температуры забортной воды на производительность опреснительной установки можно определить, выполнив вариантные расчеты эксплуатационных параметров опреснительной установки для различных значениях температуры забортной воды 5; 10; 15; 20; 25; 30 оС с последующим построением графика (табл.7).

Влияние температуры забортной воды на производительность

Спроектированной опреснительной установки

№	Наименование величины	Обозначение	Способ определения	Значение величины tзв,oC
1.	Задаваемые температуры забортной воды			10	15	20	22	25	30
2.	Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе		Из расчета греющей батареи (табл.2, п. 7)	8
				постоянная
3.	Температура питательной воды, оС			19,5	24,5	29,5	31,5	34,5	39,5
4.	Средняя температура охлаждающей забортной воды, оС			14,75	19,75	24,75	26,75	29,75	34,75
5.	Средняя температура греющей воды, оС		Из расчета греющей батареи (табл.2, п. 6)	57,06
				Постоянная
6.	Температурный напор конденсатора, °С			24,96	22,89	20,81	19,99	18,74	16,67
7.	Температура вторичного пара, °С			39,71	42,64	45,56	46,74	48,49	51,42
8.	Давление вторичного пара, кПа	P2= f(t2)	Прил. 1, табл. 1	7,262	8,478	9,866	10,473	11,444	13,235
9.	Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к трубкам греющейбатареи, Вт/(м2·К)		Из расчета греющей батареи (табл.3, п. 10)	5482,5
				постоянная
10.	Средняя температура стенки труб греющей батареи, °С			52,30	54,28	56,27	57,06	58,25	60,23
11.	Средняя разность температур стенки трубок и испаряемой воды, оС	t		22,70	20,72	18,73	17,94	16,75	14,77
12.	Коэффициент теплоотдачи от стенки трубок к испаряемой воде			8160,898	7215,605	6232,648	5833,835	5234,65	4246,953
13.	Коэффициент теплопередачи в греющей батарее для чистой стенки трубок, Вт/( м2·К)	Ки		2956,24	2822,304	2658,32	2583,006	2458,412	2216,337
14.	Среднелогарифмическая разность температур в греющей батарее, °С	tи		43,67	39,79	35,90	34,35	32,02	28,13
15	Теплоемкость питательной воды, кДж/(кг·К)	=	Прил. 1, табл. 3	3,928	3,925	3,923	3,922	3,921	3,919
16.	Удельная теплота парообразования, кДж/кг	=	Прил. 1,табл. 1	2407,20	2400,28	2393,20	2390,43	2386,22	2379,19
17.	Тепловая мощность для подогрева и испарения воды, кВт	Q		385,23	335,09	284,81	264,77	234,89	186,04
коэффициент продувания и поверхность теплообмена греющей батареи (из расчета греющей батареи)
18.	Производительность опреснительной установки, кг/с	G2		0,15189	0,13012	0,10896	0,10069	0,08855	0,06912

Результаты расчета G2=f() приведены в графической форме на рис.3.

Рис.3 Характер изменения производительности водоопреснительной установки от температуры забортной воды.

4.2 Исследование влияния накипи в греющей батарее на производительность спроектированной опреснительной установки

В эксплуатации номинальная производительность опреснительной установки должна сохраняться длительное время. Однако за счет образования накипи производительность установки падает. Анализ накипи показывает, что в общем случае она образована тремя основными компонентами:

- карбонатом кальция СаСО3;

- гидроокисью магния Мg(ОН)2;

- сульфатом кальция СаSО4.

Образование накипи - сложный процесс, зависящий от многих факторов, протекающий при испарении морской воды. При температуре кипения морской воды ниже 50°С накипь формируется в основном из карбоната кальция; при температуре кипения более 80°С накипь состоит в основном из гидроокиси магния. Поскольку теплопроводность накипи зависит от её состава, то коэффициент теплопроводности накипи меняется в широких пределах от 0,11 до 5,8 Вт/(м К), что существенно меняет теплопередачу. Для расчетов и исследования коэффициент теплопроводности накипи принимается равным = 1,08 Вт/(м К), что рекомендовано технической литературой. Цель данного расчета - определить изменение производительности опреснительной установки в зависимости от толщины накипи. Методика расчета приведена в табл. 8 и 8а.

Расчёт влияния накипи в греющей батарее на производительность опреснительной установки

№	Наименование величины	Обозначение	Способ определения	Значение величины
1.	Коэффициент теплопроводности накипи, Вт/(м К)		Принимается	1,08
2.	Коэффициент теплопередачи для чистой стенки, Вт/(м2·К)	Kи	Из расчета греющей батареи(табл.3, п. 15)	2583,01
3.	Поверхность нагрева греющей батареи (для чистой стенки), м2	Fи	Из расчета греющей батареи (табл. 3, п. 16)	2,984
4.	Среднелогарифмическая разность температур, °С	tи	Из расчета греющей батареи (табл. 3, п. 14)	34,35
№	Наименование величины, ее размерность и способ определения	Толщина накипи , мм
		0,0	0,2	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
1.	, , где, м	0	0,000185	0,000463	0,000926	0,001389	0,001852	0,002315
2.	,	0,000387	0,000572	0,00085	0,001313	0,001776	0,002239	0,002702
3.	Коэффициент теплопередачи в функции от толщины накипи, КЗ=1/(1/Ки+/), Вт/(м2 К)	2583,006	1747,241	1176,32	761,573	563,0521	446,6284	370,1016
4.	Тепловая мощность греющей батареи , кВт	264,7658	179,0974	120,5763	78,06349	57,7145	45,78074	37,93651
5.	Изменение производительности установки кг/с:	0,1007	0,0681	0,0459	0,0297	0,0219	0,0174	0,0144
6.	= tпв=31,5 оС - температура питательной воды из расчета (табл.2, п. 7); t2=46,73 оС- температура вторичного пара из расчета (табл. 2, п. 10); . - теплоемкость питательной воды (табл.3, п.3); r2 =2390,43 , кДж/кг - теплота парообразования, (табл.2, п. 13); коэффициент продувания (задан).

Результаты расчета =f() приведены в графической форме на рис.4.

Рис.4 Характер изменения производительности водоопреснительной установки от толщины накипи.

Заключение

Курсовой проект выполнен согласно методическим указаниям, разработанным кафедрой СКТУ и ВЭО.

1. Произведен расчет вакуумной опреснительной установки:

Производительностью 8,7 т/сутки;

при температуре греющей пресной воды 80 °С;

температуре забортной воды 22 °С и коэффициенте продувания 3,0 .

В результате расчета получены следующие данные:

поверхность греющей батареи 2,98 м2 (чистая стенка);

поверхность конденсатора 2,49 м2.

Выполнена графическая часть проекта.

Произведен расчет гидравлических потерь в охлаждающей полости конденсатора: гидравлическое сопротивление складывается из двух составляющих- потерь напора преодоления трения и потерь напора преодоления местных сопротивлений: Pк = 27,065 КПа.

Произведен расчет гидравлических потерь в межтрубном пространстве греющей батареи: гидравлическое сопротивление складывается из двух составляющих- потерь напора преодоления трения и потерь напора преодоления местных сопротивлений: Pгр = 7,92 КПа.

Произведен расчет производительности установки при изменении температуры забортной воды от 5 °С до 30 °С. Построена графическая зависимость G2=f(tзв) на рис.3, которая показывает, что с увеличением температуры забортной воды производительность установки снижается.

Произведен расчет производительности установки в зависимости от толщины накипи на трубках греющей батареи и построена графическая зависимость ) на рис.4, которая показывает, что с увеличением толщины накипи на трубках греющей батареи производительность установки снижается.

Список литературы

1. Судовые вспомогательные механизмы и системы: учебник /В. М. Харин [и др.]. - М.: Транспорт, 1992. - 312 с.

2. Тепловой и гидравлический расчет судовой водоопреснительной установки типа «Д»: метод.указ. к курс. проекту / сост. А.М. Тё. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013.-29 с.

Размещено на Allbest.ru