Практическая работа№2
Тема: Топливная система СДУ.
Цель занятий: изучение принципиальной схемы и освоение методики расчета топливной системы.
Содержание работы:
1. Принципиальная схема топливной системы.
2. Расчет емкости цистерн.
3. Расчет характеристик насосов и сепараторов.
4. Расчет подогревателей топлива.
Исходные данные: мощность и удельный расход топлива ГД по Пр №1:
Nе=6620 кВт; gе= 0,2 
(Пр.№1); τ = 1274 час; автономность (по зад.)
Последовательность выполнения.
1. Принципиальная схема топливной системы.
2. Расчет емкости цистерн.
2.1. Основного запаса тяжелого топлива.
V 
=К 
м 
где:
К =1,05-коэффициент, учитывающий неиспользованный объем;
К 
=1,15-коэффициент, учитывающий мертвый запас;
= 900 (
)- плотность топлива, по выбранному двигателю
i - количество главных двигателей (по заданию).
2.2. Основного запаса легкого топлива.
Принимается 15% от запаса тяжелого топлива.
V 
=0,15V 
= 0,95*6647,8=997,1м
2.3. Аварийного запаса из условия обеспечения работы главных двигателей в
течении суток.
м
2.4. Расходно-отстойной тяжелого и легкого топлива.
2.4.1. Тяжелого топлива принимается равным расходу топлива за 12 час.(две штуки).
(м )
2.4.2. Легкого топлива принимается равным расходу топлива за 8 час.(две штуки).
(м )
2.5. Грязного топлива и масла.
v 
=(0,1-0,3) 
(м ).
2.6.Сбора протечек топлива.
(м ).
2.7. Сбора отходов сепарации.
Q 
= 
(м ).
Где:Q -суммарная производительность сепараторов топлива (
) из пункта 3.8.
3. Расчет характеристик насосов и сепараторов.
3.1.Производительность топливоперекачивающего насоса тяжелого топлива.
Должна обеспечить перекачку не менее суточного расхода топлива за
(1 
2) часа принято 
= 2 час.
(м3/час).
3.2.Производительность топливоперекачивающего насоса легкого топлива.
|
|
Должно обеспечить перекачку 4 
часового расхода за (0,2 0,5) часа. Принято ч.
= (м3/час).
Где: 
часа.
3.3. Давление, развиваемое насосом.
Принимается в пределах.
МПа.
3.4.Мощность привода насоса.
(кВт).
Где:
1,1-коэффициент запаса мощности; Принято
-к.п.д. насоса. Принято
3.5. Производительность топливоподкачивающего насоса должна в 
раза превышать часовой расход топлива двигателя. Принято.
(
.
3.6. Давление, развиваемое насосом – зависит от типа двигателя.
МПа для МОД.
3.7. Мощность привода.
(кВт).
Принято 0,5 кВт
3.8. Суммарная производительность сепараторов топлива.
По правилам Регистра на судах неограниченного района плавания должно устанавливаться не менее 2 сепараторов суммарная производительность которых, должна обеспечить сепарацию суточного расхода топлива за 
часов.
3.9. Емкость ресивера-деаэратора.
(м 
.
4. Расчет подогревателей топлива.
Количество тепла необходимого для нагрева топлива.
t2-t1)= 
(100-55)=162581 
где: 
-теплоемкость топлива, 
;
t 
-температура топлива на входе в подогреватель, 
;
-температура топлива на выходе из подогревателя, 
;
4.2.Поверхность подогревателя.
= 
(м ).
где:
-запас поверхности;
k= 1000-коэффициент теплопередачи, 
;
-температурный напор., С 
;
t 
- температура насыщения греющего пара., С .
По правилам Регистра для подогревателя топлива разрешается использовать сухой насыщенный пар давлением не более 1МПа. Принимаем давление пара
Р=(0,5 0,7) МПа., по нему из таблицы см. Приложение № 1 ’’ Параметры насыщенного водяного пара по давлениям’’ определяем t 
= 151,8.
|
|
4.3. Расход пара на подогреватели.
= 
где:
= 274,9- удельная энтальпия пара на входе в подогреватель, 
см. Приложение №1
=640,1- удельная энтальпия пара на выходе из подогревателя
см. Приложение №1
- к.п.д. подогревателя. Принято 0,98
Тема: Масляная система СДУ.
Цель занятий: изучение принципиальной схемы и освоение методики расчета масляной системы.
Содержание работы:
1. Принятие принципиальная схема масляной системы.
2. Расчет характеристик насосов.
3. Расчет маслоохладителя.
4. Расчет емкости цистерн.
Исходные данные:
Удельный расход масла ГД: g 
=1,02 
(Пр.р.1)
Последовательность выполнения.
1. Принципиальная схема масляной системы.
2. Расчет характеристик насосов.
2.1. Количество теплоты, отводимой маслом от объекта смазки.
Формулу просчитываем три раза, задавшись нижеприведенными данными:
- доля тепла отводимого маслом; Принято 0,045.
- механический к.п.д. двигателя; Принято 0,9.
- механический к.п.д. редуктора; Принято 0,98.
- к.п.д. валопровода; Принято 0,98.
Определяем суммарное количество теплоты отводимое маслом от трех различных объектов:
= 87480+2*16067=119614
2.2. Дополнительное количество тепла, отводимое в случае масляного охлаждения поршней (для МОД и СОД)
= 0,006*0,177*4860*42000=216775,44
где:
а 
- доля тепла отводимого от поршня; Принято 0,006.
Q 
- низшая теплота сгорания топлива;
2.3. Суммарное количество тепла, отводимого маслом.
= 119614+216775,4=336389,4(
- для МОД и СОД.
2.4. Производительность главного масляного насоса.
где:
-коэффициент запаса производительности; Принято 3,0.
- теплоемкость масла, 
Принято 2,1.
|
|
- плотность масла, 
Принято 880.
- повышение температуры масла в системе, 
; Принято 15 .
2.5. Давление насоса главного масляного:
МПа для МОД;
Принято 0,6
2.6. Мощность привода насоса.
(кВт)
где:
- коэффициент запаса мощности; Принято 1,1.
-к.п.д. шестеренчатого насоса;
(производительность до 100 ;
- к.п.д. винтового насоса
(производительность более 100 
Принято 0,8
2.7. Производительность маслоперекачивающего насоса.
Принимается в (1,5 2,0) раза больше, чем главного масляного. Принято 2,0.
= 2*36,4=72,8
2.8. Давление, развиваемое маслооткачивающим насосом.
МПа. Принято 0,3.
2.9. Мощность привода насоса.
(кВт)
3. Расчет маслоохладителя.
Поверхность охлаждения маслоохладителя.
(м 
).
где:
- запас поверхности; Принято 1,05
К= (1500 2500)-коэффициент теплопередачи; Принято 2500
- температурный напор, 
; = 50+65/2 – 32+38/2 = 22,5
-температура масла на входе в двигатель, ; Принято 50
-температура масла на выходе из двигателя, ; принято 65
=15 оС
-температура забортной воды на выходе из холодильника масла,
.
- температура забортной воды на входе в холодильник масла, ;
Принимается 
для судов неограниченного района плавания, для
других-среднегодовая фактическая за бортом;
4. Расчет емкости цистерн.
4.1. Объем сточноциркуляционной цистерны.
где:
- для МОД.
-кратность циркуляции Принято 12.
4.2.Емкость цистерны основного запаса.
= 15777,5
Практическая работа №4.
Тема: Система охлаждения СДУ.
Цель работы: изучение принципиальной схемы и освоение методики расчета системы охлаждения.
Содержание работы:
1. Принципиальная схема системы охлаждения.
2. Расчет характеристик насосов и охладителей системы пресной воды.
3. Расчет характеристик насосов системы забортной воды.
Исходные данные: Из пр.р.№1.
Последовательность выполнения:
1.Принципиальная схема системы охлаждения.
2. Расчет характеристик насосов и охладителей системы пресной воды.
2.1. Количество тепла, отводимого пресной водой.
=0,15*0,177*4860*42000=5419386 
где:
для МОД - доля тепла отводимого пресной водой; Принято 0,15;
2.2. Производительность насоса пресной воды.
где:
- коэффициент запаса производительности; Принято 2,0;
- теплоемкость пресной воды;
- перепад температур пресной воды; Принято 15;
- плотность пресной воды; Принято
2.3. Давление насоса пресной воды.
МПа. Принято 0,55;
2.4. Мощность привода насоса.
(кВт).
где:
- запас мощности; Принято 1,1;
- к.п.д. центробежных насосов; Принято 0,7;
2.5. Поверхность охлаждения водяного охладителя.
(м ).
где:
- запас поверхности; Принято 1,05;
k= (3500 4500) 
-коэффициент теплопередачи от воды к воде. Принято 4500;
- температурный напор; Принято 15;
2.6. Объем расширительной цистерны.
Принимается (0,18 0,25) м на 1000 кВт 
, и должен быть предусмотрен свободный объем 30 40%.
(м ).
3. Расчет характеристик насосов системы забортной воды.
3.1. Количества тепла отводимое в холодильниках надувочного воздуха.
где:
L 
- Количество воздуха теоретически необходимое для сгорания 1кг топлива;
С 
- теплоемкость воздуха;
- температурный перепад надувочного воздуха; Принято 50;
- суммарный коэффициент избытка воздуха;
=(3,0 
3,8)- 2 
- тактные МОД; Принято 3,5;
3.2. Суммарное количество тепла отводимого забортной водой.
где:
Все данные по этой формуле из П.р.№3 (пункт 2.3.).
3.3. Производительность насоса забортной воды.
где:
К 
- коэффициент запаса производительности; Принято 2,0;
- теплоемкость забортной воды;
- плотность забортной воды;
- перепад температур забортной воды; Принято 20;
3.4. Давление насоса забортной воды.
МПа. Принято 0,35;
3.5. Мощность привода насоса забортной воды.
(кВт).
3.6. Повышение температуры в маслоохладителе.
( С).
3.7. Повышение температуры в водяном охладителе.
( С).
3.8. Повышение температуры в охладителях воздуха.
(
С).
3.9.Температура забортной воды на выходе из системы (проверка).
≤ 45( С).
Практическая работа №5.
Тема: Система сжатого воздуха и газовыпускная система.
Цель работы: изучение принципиальных схем и освоение методики расчета систем сжатого воздуха и газовыпуска.
Содержание работы.
1. Принципиальная схема системы сжатого воздуха.
2. Расчет системы сжатого воздуха.
3. Принципиальная схема газовыпускной системы.
4. Расчет газовыпускной системы.
Исходные данные: Из Пр.р.№1.
Последовательность расчетов.
1. Принципиальная схема система сжатого воздуха.
2.Расчет системы сжатого воздуха.
2.1.Суммарный рабочий объем двигателя.
(м ).
где:
Д- (м)-диаметр цилиндра двигателя;
S (м) - ход поршня;
m- Количество цилиндров;
2.2.Количество свободного воздуха для обеспечения требуемого числа пусков.
(м ).
где:
-число последовательных пусков двигателя;
- для реверсивных главных;
- расход пускового воздуха, удельный; Принято 9;
i - число двигателей; Принято 2;
2.3.Суммарная емкость пусковых баллонов.
(м ).
где:
Р 
МПа для МОД и СОД; Принято 4,5;
Р 
МПа- минимальное пусковое давление воздуха в баллонах; Принято 1,5;
Р 
0,1 МПа- атмосферное давление;
2.4.По правилам Регистра должно быть предусмотрено не менее двух компрессоров, каждый должен обеспечить заполнение пусковых баллонов от Р 
до Р 
в течении 1 часа.
Подача компрессора пускового воздуха.
.
где:
1 час- время заполнения баллонов;
2.5. Степень повышения давления в компрессоре.
2.6. Степень повышения давления в одной ступени.
где:
y=3 при 
больше 20- трехступенчатое сжатие;
2.7. Мощность привода компрессора.
(кВт).
где:
К=1,4- показатель политропы;
- полный к.п.д. компрессора; Принято 0,5;
3.Принципиальная схема газовыпускной системы.
4.Расчет газовыпускной системы.
4.1.Плотность отработавших газов.
где:
МПа - давление газов; Принимаем 0,15;
R=287 
- газовая постоянная;
- температура газов за дизелем;
=(300 
С 
Принимаем 450;
4.2.Секундный объем газов.
где:
- коэффициент избытка воздуха (Пр.№4. пункт 3.1.).
- коэффициент запаса; Принято 1,04
- теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива;
4.3. Площадь поперечного сечения газовыпускного трубопровода.
где:
(м ).
где:
С 
- допустимая скорость движения газов;
С =(25 30) 
-для двухтактных ДВС;
4.4. Внутренний диаметр газовыпускного трубопровода.
(м).
Практическая работа №6.
Тема: Составление теплового баланса судовой дизельной установки.
Цель работы: Приобретение практических навыков по составлению теплового баланса судовой дизельной установки для установившегося теплового режима и составлению диаграммы теплового баланса по отдельным статьям.
Содержание работы:
1. Составление теплового баланса СДУ.
2. Определение удельного расхода топлива и к.п.д. дизельной установки с учетом влияния утилизации тепла.
Исходные данные:
Эффективная мощность главного двигателя = кВт; (из пр.р.№1).
Удельный расход топлива главного двигателя 
(из пр.р.№1).
Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива 
.
КПД утилизационного котла 
0,4
Последовательность выполнения:
1. Составление теплового баланса СДУ.
1.1. Тепло, выделяемое при сгорании топлива.
1.2. КПД двигателя.
1.3. Тепло эквивалентное полезной работе.
1.4. Доля тепла, уносимого газами, принимается:
для МОД.
для СОД и ВОД.
1.5. Тепло, уносимое отработавшими газами.
1.6. Доля тепла, теряемая с охлаждающей водой, принимается:
для МОД.
для СОД и ВОД.
1.7. Тепло, теряемое с охлаждающей водой.
1.8. Доля тепла, теряемая с охлаждающим маслом, принимается: 
1.9. Тепло, теряемое с охлаждающим маслом.
1.10. Прочие потери тепла из уравнения теплового баланса.
1.11. По результатам расчета чертим диаграмму теплового баланса двигателя.
Выбираем масштаб теплоты 
Рис 6.1. Диаграмма теплового баланса двигателя.
2. Определение удельного расхода топлива и к.п.д. дизельной установки с
учетом влияния утилизации тепла.
2.1. Использование теплоты отходящих газов.
2.1.1. КПД утилизационного котла, принимается из характеристики котла
(по заданию).
2.1.2. Тепло, поступающее из утилизационного котла.
2.1.3. Тепло, уходящее из утилизационного котла вместе с газами.
- 
2.2. Использование тепла пара, поступающего из утилизационного котла.
2.2.1. Тепло пара, идущее на турбогенератор.
2.2.2. Тепло, идущее на подогреватель.
- 
2.3. Использование тепла пара, поступающего на турбогенератор.
2.3.1. Тепло, преобразованное в электроэнергию.
2.3.2. Тепло, уносимое с охлаждающей водой в конденсаторе.
- 
2.4. КПД двигателя с учетом утилизации тепла и превращения его в полезную работу.
2.5. Удельный расход топлива с учетом влияния утилизации.
Практическая работа №7.
Тема: Расчет судового валопровода.
Цель работы: Приобретение практических навыков на выполнения расчета валов судового валопровода на прочность, продольную устойчивость, поперечные изгибные колебания.
Содержание работы.
1. Определение основных размеров валов.
2. Разработка эскизов промежуточного и гребного валов.
3. Проверочный расчет промежуточного вала на прочность.
4. Проверочный расчет гребного вала на прочность.
5. Проверочные расчеты гребного вала на поперечные изгибные колебания
и на продольную устойчивость.
Исходные данные:
Число оборотов винта n= 
Предел прочности материала вала 
МПа.
Категория ледового усиления судна.