Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12


Скачать 98.37 Kb.
НазваниеРасчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12
Дата публикации05.07.2013
Размер98.37 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Экономика > Документы


6.050503.3227.11

Зм.

Арк.

№ документу

Підпис

Дата
Розробив

Хворостина С.

Расчет системы охлаждения судового двигателя 8ЧН 12/12

Літ.

Аркуш

Аркушів

Перевірив

Коновалов Д.В.

У
2

17

Консульт.

ХФНУК

Н. контр.


СХЕМА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

В настоящее время наибольшее распространение для судовых двигателей имеет система охлаждения (СО), схема которой показана на рис. 1.1. Эта система максимально компактна, проста и эффективна. В ней все теплообменники охлаждаются забортной водой, что обеспечивает в них максимальный температурный напор и, соответственно, минимальные габариты.

d:\нук\прочность двс\расчет системы охлаждения судовых двс-1.jpg

Недостатком такой системы является необходимость применения во всех теплообменниках поверхностей теплообмена из высоко стойких к морской воде материалов - мельхиора, титана, нержавеющей стали, медно-никелевых сплавов и т.п. При этом опасность разрушения теплообменных поверхностей не исключался и даже остается более высокой, чем при использовании в качестве хладагента пресной воды, тем более воды, специально обработанной и содержащей ингибиторы коррозии. Замена остродефицитных цветных металлов и их сплавов иными мате-

риалами, например, эмалированными пластинами из черных металлов, принципиально возможно, но ведет к росту габаритов и усложнению конструкции теплообменников. В связи с этим для теплообмена с забортной водой целесообразно использовать не все теплообменники, а минимальное их число, исключая контакты с морской водой там, где повреждение поверхности теплообмена наиболее опасно.
^ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РАБОТЕ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ

Все системы двигателя работают на различных режимах работы, в связи, с чем они оснащаются различными устройствами для регулирования при смене режимов.

Предполагается, что на номинальном режиме работы данные устройства зафиксированы в одном из своих крайних положений и не изменяют расчетных параметров работы СО. Необходимо отметить, что номинальный режим работы СО – является наиболее нагруженным для всех ее элементов и что при удовлетворении номинальному режиму СО обеспечит нормальную работу двигателя на любом другом режиме при соответствующем регулировании.

На номинальном режиме работы двигателя к СО предъявляются следующие требования:

  • обеспечить температуру воды перед двигателем в пределах

75... 55 ; большие температуры предпочтительнее с точки зрения термодинамики, но не всегда реализуются в действительных конструкциях, особенно в двигателях больших размеров, по технологическим причинам;

  • обеспечить перепад температур на двигателе 2...15 ; меньшие перепады целесообразнее для конструкции двигателя, но требуют больших расходов вода, что ведет к снижению механического КПД установки;

  • обеспечить температуру масла на выходе из двигателя

  • 75... 95 °С; конкретные цифры зависят от марки масла; рост температуры масла выгоден по соображениям термодинамики, но ограничен условиями работы пар трения в механизме двигателя; температурный перепад по маслу рекомендуется 2...8 °С, допускается до 15°С;

  • обеспечить температуру надувочного воздуха за охладителем

30...60 °С; меньшие температуры повышают экономичность машины но при этом растет токсичность выхлопа;

  • исключить возможность парообразования в зарубашечном пространстве дизеля и полостях крышки;

  • обеспечить надежность работы и безопасность для обслуживающего персонала.

Система, удовлетворяющая всем перечисленным требованиям, тем не менее, не мечет считаться оптимальной. Вопрос оптимизации преследует цель довести параметры системы до наибольшего положительного экономического эффекта от ее применения на двигателе.
^ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Мощность ДВС – 100 кВт

Частота вращения коленчатого вала – 1500 об/мин.

Тип двигателя – 6ЧН 12/14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ И КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ОТВОДИМОЙ В ТЕПЛООБМЕННИКАХ СИСТЕМЫ

Для нахождения количество теплоты, отводимой в зарубашечном пространстве двигателя Qw можно использовать зависимость

где: Ne - мощность ДВС;

q - коэффициент, учитывающий долю энергии, отводимой вводу, принимается равным 0,22 для судовых четырёхтактных дизелей с наддувом.



Расход воды во внутреннем контуре системы охлаждения Gwg принимается на основе зависимости




где: - температурный перепад на дизеле, К;

2...15 ;

Мы берем 10 ;

Cw- удельная теплоемкость пресной воды 4,1868*103Дж/(кг*К)

Расход воды во внешнем Gwв контуре системы принимается
^

равным расходу во внутреннем контуре.

Для определения количества теплоты отводимой в масло Qм рекомендуется формуле




где: a=0,42

– механический КПД двигателя = 0,9

Расход масла GM можно определить по выражению

где: – теплоемкость масла = 2090 Дж/(кг*К)

- разность температур масла = 20 °C

^ ТЕПЛОВЫЕ КПД ТЕПЛООБМЕННИКОВ СИСТЕМЫ И ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ В НИХ

Чтобы определить размеры теплообменных аппаратов СО, необходимо знать расходы теплоносителей через них, начальные параметры теплоносителей, тепловые КПД теплообменников (или конечные параметры теплоносителей, что равноценно), отношения водяных эквивалентов теплоносителей в теплообменниках и потери давления теплоносителями в них.

Водяным эквивалентом теплоносителя является произведение массового расхода теплоносителя на изобарную теплоемкость при средней температуре в теплообменнике. Из двух теплоносителей в теплообменнике одному соответствует большее значение водяного эквивалента, а другому - меньшее.

Применительно к рассматриваемым вариантам, СО выделяют следующие водяные эквиваленты:
Wr =(G*Cp)
где: G - расход воздуха через ОНВ = 0,0826кг/c

Cp - теплоемкость воздуха = 1000 Дж/кг*К
Wr =0,0826 *1000=82,6 Дж/с
WLx=(Gwв*Сw)
где: Gwв - расход воды во внешнем контуре = 0,525кг/c

Сw -теплоемкость воды= 4186,8 Дж/кг*К
WLx=(0,525*4186,8) = 2198,1 Дж/с
WLr=WLx=2198,1 Дж/с
Wм=(Gм*Cм)
где: Gм - расход масла = 0,11 кг/с

Cм - теплоемкость масла = 2090 Дж/(кг*К)
Wм = (0,11 *2090) = 229,9 Дж/с

Тепловой КПД ОНВ - ɳ


где:Т1 - температура воздуха до ОНВ = 180 °C

Т2 - температура воздуха после ОНВ = 47 °C

Тwв1 - температура забортной воды = 35 °C

Отношения водяных эквивалентов ОНВ – S
S=Wr/WLx
S=82,6 /2198,1 = 0,0375
Тепловой КПД маслоохладителя - ɳмо

где: Tм1 - температура масла на выходе из ДВС = 90 °C

Тwв1 - температура забортной воды = 35 °C

∆Т=Т1-Т2 разница температуры воздуха до и после ОНВ = 133 °C

Отношения водяных эквивалентов маслоохладителя - Sмо
Sмо= Wм/WLx
Sмо= 229,9/2198,1 = 0,105
Тепловой КПД водоохлодителя - ɳво

где:Twg2 - температура воды выходящей из ДВС = 95 °C

Тwв1 - температура забортной воды = 35 °C

Отношения водяных эквивалентов водоохлодителя – Sво
Sво= WLr/WLx
Sво= 2198,1/2198,1= 1
^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПОРОВ НАСОСА ВНЕШНЕГО КОНТУРОВ

При установившемся режиме работы напор насоса равен напору системы. Соответственно расчетный напор насоса может быть найден как из выражения для напора насоса, так и из выражения для напора системы.

d:\нук\прочность двс\ййцу.jpg

где: (Zн-Zx) - расстояние между уровнями жидкости = 4 м

g - ускорение свободного падения = 9,8 м/с²

hм - прочие потери напора

htoi - потери напора в теплообменниках

hL - сопротивление трения в магистралях

Сопротивление трения в магистралях hL

где: – коэффициент сопротивления трения

d – внутренний диаметр трубопровода

L – общая длина трубопровода = 21 м

Ci–средняя скорость движения воды в системе = 1,5м/с


Внутренний диаметр трубопровода d

где:Gwg -расход воды во внутреннем контуре системы = 0,525кг/с

ρw - плотность воды = 1024 кг/м3

Ci – средняя скорость движения воды в системе = 1,5м/с

Коэффициент сопротивления трения –

где:d – внутренний диаметр трубопровода

Потери напора в теплообменниках - htoi


где: - давление в теплообменнике = 1000 Па

ρw - плотность воды = 1024 кг/м3

Прочие потери напора в местных сопротивлениях hм

где:∑Ɛмi– сумма коэффициентов местных сопротивлений = 2,8

Ci – средняя скорость движения воды в системе = 1,5м/с

^ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ РОТОРОВ НАСОСОВ

ВНЕШНЕГО КОНТУРА

Частота вращения ротора насоса и угловая скорость ротора зависят от квитационной обстановки в эксплуатационных условиях, от квитационного качества проектируемого насоса, от величины подачи насоса. От угловой скорости ротора призаданных Q и Н зависит коэффициент быстроходности ns , в зависимости от значений которого устанавливаются пропорции основных размеров колеса и определяются особенности профиля лопатки.

Квитационное качество насоса принято определять коэффициентом квитационной быстроходности с. Насосы среднего кавитационного качества должны иметь с = 800...900. Такие насосы хорошо работают в обычных условиях эксплуатации в частности, в качестве насосов внешних контуров СО.!.jpg
Кавитационная

обстановка, кроме качественной характеристики оценивается численным значением ∆hкр



где: Ра – давление над уровнем жидкости в приемном резервуаре

Рп – давление парциальных паров воды = 5622 Па

hтвс – потери энергии в приемном трубопроводе = 8,54 Дж

Нвс – высота всасывания = 4 м

А – коэффициент запаса = 1

g – ускорение свободного падения = 9,8 м/с²

ρ – плотность воды 1024 кг/м3
Дж/кг
Давление над уровнем жидкости в приемном резервуаре Ра

где: Ратм – атмосферное давление = 101325 Па

– высота столба жидкости на всасывающей магистрали = 4,5 м

Угловая скорость ротора насоса –

где:c –коэффициент кавитационной быстроходности = 800

∆hкр – кавитационный запас энергии

Q – объемный расход воды= 0,0005 м3


Объёмный расход воды во внутреннем контуре системы охлаждения

где: Gwg - расход воды во внутреннем контуре = кг/с

ρ - плотность воды =1024 кг/м3

Коэффициент быстроходности ns

где: - угловая скорость ротора насоса = с-1

Q - объемный расход воды = 0,0005 м3

- напор насоса = 51,87 Дж/кг

Угловая скорость ротора насоса

где: ns - коэффициент быстроходности, в расчетах ограничиваемся значением 50…120, и принимаем равным ближайшему пределу возможных значений = 120

H - напор насоса = 51,87 Дж/кг

Q - объемный расход воды = 0,0005 м3


Кавитационная обстановка соответствующая значению

где: - угловая скорость ротора насоса = с-1

Q - объемный расход воды = 0,0005 м3

c - коэффициент кавитационной быстроходности = 800

Дополнительная высота всасывания Нвс доп на которой сможет работать насос с найденной угловой скоростью

где: Ра - давление над уровнем жидкости в приемном резервуаре = 146483,4 Па

Рп - давление парциальных паров воды = 5622 Па

А - коэффициент запаса = 1

g - ускорение свободного падения = 9,8 м/с²

ρ - плотность воды =1024 кг/м3

hтп - потери энергии на всасывающем трубопроводе (величина не значительная исходя из величины производительности насоса поэтому ею можно пренебречь)

- кавитационная обстановка

Частота вращения ротора


где: - угловая скорость ротора насоса = с-1

Похожие:

Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconТема: Диагностирование и то системы охлаждения двигателя
Цель работы: Приобретение навыков и умений в диагностировании и техническом обслуживании системы охлаждения двигателя
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 icon«Расчет параметров водно-химического режима оборотной системы охлаждения»
Назовите составляющие балансовой схемы оборотной системы охлаждения при использовании градирен в качестве охлаждающих устройств
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconКурсовая работа на тему: «Тепловой расчёт судового парового котла квг- 34к»
Данная работа содержит тепловой расчёт судового парового котла квг 34К. Работа состоит из 10 расчётных таблиц, в которых рассчитаны...
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconТема: Диагностирование и то системы смазки двигателя
Цель работы: Приобретение навыков и умений в диагностировании и техническом обслуживании системы смазки двигателя
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconТема: Диагностирование и то и системы питания карбюраторного двигателя
...
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconКурс Основы электропривода экзаменационный билет № Переходные процессы...
Расчет необходимой мощности и выбор двигателя при переменной нагрузке в продолжительном режиме методом средних потерь
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconСеместровая работа № На тему: Расчет теоретического(термодинамического)...
На тему: Расчет теоретического(термодинамического) цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания (двс) и газотурбинной установки...
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconЭксплуатация корабельных ау
Система охлаждения предназначена для непрерывного охлаждения блока стволов автомата ао-18 во время стрельбы путем прогонки охлаждающей...
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconЛабораторная работа №1 Контрольный осмотр двигателя Цель работы
...
Расчет системы охлаждения судового двигателя 8чн 12/12 iconТема: Контрольный осмотр двигателя
Цель работы: Ознакомиться с порядком проведения контрольного осмотра и диагностирования двигателя в целом
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница