варианта судовой системы топливоподготовки и топливоподачи с выбором эффективного комплектующего оборудов
Работа добавлена на сайт samzan.net:
ВВЕДЕНИЕ
Целью работы является более детальное ознакомление студентов с основными принципами расчета и особенностями эксплуатации судовых двухтопливных систем, оснащенных современным комплектующим оборудованием.
Работа состоит из следующих основных разделов:
- расчет запасов топлива и объемов топливных танков и цистерн при заданной автономности плавания;
- выбор оптимальных температурных режимов и расчет необходимых
энергозатрат на подготовку тяжелого топлива;
- разработка оптимального варианта судовой системы топливоподготовки и топливоподачи с выбором эффективного комплектующего оборудования.
При выполнении задания необходимо учесть следующее:
- на тяжелом топливе работают главные двигатели и вспомогательные котлы;
- на дизельном топливе эксплуатируются дизель-генераторы и главные двигатели на долевых режимах;
в качестве исходных данных для расчетов преподавателем задается или конкретный проект судна, или номер варианта согласно табл.
Таблица 1
Варианты заданий
|
№№ |
NеГД |
nГД |
gеГД |
a |
NeДГ |
nДГ |
gеДГ |
m |
B |
|
п.п. |
к Вт |
шт |
кг/кВт.ч |
сутки |
кВт |
шт |
кг/кВт.ч |
шт |
кг/ч |
|
1,16 |
700 |
3 |
0,235 |
10 |
100 |
2 |
0,280 |
1 |
100 |
|
2,17 |
800 |
3 |
0,235 |
12 |
110 |
2 |
0,282 |
3 |
28 |
|
3,18 |
900 |
2 |
0,2281 |
10 |
75 |
3 |
0,285 |
2 |
25 |
|
4,19 |
1000 |
2 |
0,231 |
13 |
115 |
2 |
0,272 |
1 |
55 |
|
5,20 |
1100 |
3 |
0,230 |
15 |
75 |
3 |
0,275 |
2 |
42 |
|
6,21 |
1200 |
2 |
0,232 |
14 |
125 |
2 |
0,282 |
2 |
38 |
|
7,22 |
1300 |
2 |
0,226 |
8 |
95 |
3 |
0,265 |
1 |
44 |
|
8,23 |
1400 |
2 |
0,223 |
5 |
112 |
2 |
0,270 |
2 |
68 |
|
9,24 |
1500 |
2 |
0,240 |
16 |
45 |
3 |
0,272 |
1 |
120 |
|
10,25 |
1600 |
1 |
0,245 |
20 |
180 |
2 |
0,255 |
2 |
88 |
|
11,26 |
1700 |
2 |
0,231 |
18 |
112 |
3 |
0,260 |
2 |
98 |
|
12,27 |
1800 |
1 |
0,234 |
15 |
77 |
3 |
0,245 |
2 |
76 |
|
13,28 |
1900 |
2 |
0,220 |
12 |
124 |
2 |
0,260 |
2 |
80 |
|
14,29 |
2000 |
1 |
0,245 |
10 |
75 |
2 |
0,256 |
2 |
44 |
|
15,30 |
2100 |
3 |
0,224 |
15 |
88 |
3 |
0,242 |
3 |
100 |
1. Расчет запасов топлива и объемов топливных емкостей
1.1 Расчет запасов топлива
Расчет тяжелого топлива для главных двигателей производится по формуле
где nГД - количество главных двигателей
NeГД - эфективная мощность главного двигателя, кВт;
geТТ - удельный расход тяжелого топлива,( кг/кВт.ч);
a- автономность плавания судна, сутки;
ZГД =0,65 - 0,85 - доля потребления тяжелого топлива.
Расход дизельного топлива главными двигателями определяется из
где gеДИЗ = 0,95 geTT иди - удельный эффктивный расход дизельного топлива главными двигателями.
Расход дизельного топлива дизель-генераторами, кг:
где nДГ - количество дизель-генераторов
NДГ - мощность дизель-генератора;
geДГ - удельный эффективный расход дизельного топлива дизель-генератором (кг/к Вт .ч);
zДГ = 0,6-0,7 - коэффициент одновременной фактической загрузки дизель-генераторов.
Расход тяжелого топлива вспомогательными котлами, кт
где: m -количество вспомогательных котлов;
В - расход топлива котлом, кг/ч;
zвк = 0,65-0.75 -коэффициент фактической загрузки котлов.
При установке на судне дизель-генераторов и котлов разной мощности, расход топлива для каждого из них определяется отдельно, а затем суммируется.
Расчет завершается определением суммарных расходов дизельного
и, и тяжелого топлив и назначаются объемы танков запаса, м3
для тяжелого топлива ,
для дизельного топлива
где = 935 кг/м3 - плотность тяжелого топлива; =830 кг/м3 - плотность дизельного топлива.
1.2. Расчет объема расходной цистерны тяжелого топлива
Вместимость расходной цистерны тяжелого топлива определяется из; условия работы главных потребителей в течение 8-16 часов без ее пополнения, м3 .
где Тр -время работы расходной цистерны без пополнения (принимается кратным 4-х часовой вахте), ч .
Согласно ОСТ 5.4187-76 заполнение цистерны до минимального рабочего уровня должно с запасом обеспечивать топливом всех потребителей в течение времени пополнения цистерны и дополнительно - одного часа их работы.
Время пополнения расходной цистерны тяжелого топлива сепаратором при его фактической подаче Qфакт, составит
где Qном - номинальная подача сепаратора тяжелого топлива. При выборе подачи сепаратора рекомендуется использовать ОСТ.5.4121 -75. и исходить из общей продолжительности работы сепаратора в течение ходовых суток не более 2,5 часов. Таким образом, расчет подачи сепаратора производится по выражение, м3/ч:
Расход топлива на главные потребители в течение времени пополнения и дополнительного часа составит; м3
Объем отстоя в расходной цистерне рекомендуется принимать 5 % от общего объема, м3:
Полный объем расходной цистерны тяжелого топлива, м :
Окончательный объем и размеры расходной цистерны уточняются с учетом ее размещения в машинном отделении.
1.3. Расчет объема расходной цистерны дизельного топлива
Объем расходной цистерны дизельного топлива рекомендуется принимать таким, чтобы обеспечить работу всех потребителей на максимальном режиме в течение ходовой вахты, т.е. 4-х часов.
Общий расход дизельного топлива за 4 часа; кг:
Рабочий объем цистерны, м3:
Минимальный рабочий уровень топлива должен с запасом обеспечить работу всех потребителей в течение времени, необходимого для пополнения расходной цистерны и дополнительно в течение не менее I часа.
Время пополнения расходной цистерны; ч:
где QНдиз - подача топливоперекачивающего насоса дизельного топлива, м3 /ч, выбирается с учетом обеспечения .
При этом расход топлива за время и дополнительного часа, составит, м3 :
Аналогично учитывается объем отстоя, м31
Полный объем расходной цистерны дизельного топлива, м3
1.4.Расчет объема отстойной цистерны
Предварительно объем отстойной цистерны выбирается из условия отстоя топлива в течение 8-12 часов. Рабочий объем принимаем равным полному объему расходной цистерны тяжелого топлива. При этом время отстоя будет соответствовать установленному времени работы расходной цистерны без пополнения. В этом случае имеем
Запас топлива в цистерне на потери его при сепарации перед расходной цистерной принимаем 2-2,5 % от рабочего объема отстойной цистерны:
Объем отстоя в цистерне принимаем на уровне 5 %, т.е.:
Полный объем отстойной цистерны
Высота цистерны выбирается с учетом эффективности отстаивания топлива.
1.5.Расчет объема шламовой цистерны
Вместимость шламовой цистерны определяется исходя из автономности судна. Потери топлива при сепарации составляют 2-2,5 % от общего запаса тяжелого топлива, м :
где - запас тяжелого топлива на заданную автономность, м3
Расход воды па промывку барабана и гидроуправление сепаратором за 1 цикл составляет 10 литров. Время работы сепаратора, ч:
Количество циклов за автономность:
Общий расход воды на промывку барабана составит, м3 ;
Содержание в тяжелом топливе механических примесей и отделенной воды принимают = 0,55 % от общего запаса топлива, м3
Объем шламовой цистерны:
2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ
И РАСЧЕТ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ПОДГОТОВКУ ТЯЖЕЛОГО ТОПЛИВА
При очистке тяжелого топлива и его подаче к потребителям необходимо обеспечить оптимальный уровень вязкости. В танках запаса рекомендуется вязкое топливо разогревать в местах его забора (местный подогрев). В отстойных, расходных и шламовых цистернах используют водяные и паровые змеевики, расположенные внизу емкостей. Перед сепаратором, фильтрационной установкой и насосами высокого давления подогрев топлива можно осуществлять с помощью путевых электрических или паровых подогревателей. Необходимо учесть, что в открытых топливных емкостях запрещено использование электроподогревателей, а топлива, принятого на борт судна.
Все расчеты по данному разделу выполняются в соответствии с ОСТ 5.5281-75. Целью расчетов является определение расхода теплоты и поверхностей нагрева змеевиков.
Рекомендуются следующие температурные режимы при подготовке тяжелого топлива марок ДТ и Ф-5 :
в танке запаса 15- 30 °С,
в отстойной цистерне 45-50 "С,
в расходной цистерне 50-55 °С,
в шламовой цистерне 25-30 °С,
перед сепаратором 60-65 °С\
перед двигателями 80-90 °С.
Рекомендуется в качестве теплоносителя в змеевиках цистерн использовать горячую воду с начальной температурой tB = 90-950 С, а в качестве путевых теплообменников - электронодогреватели.
2.1. Общая методика теплового расчета подогревателей
Тепловая нагрузка на топливоподогреватсль, кДж/ч:
где -потеря теплоты в окружающую среду, кДж/ч;
- расход теплоты на подогрев топлива в течение часа, кД ж/ч;
При этом
где - расход теплоты на подогрев топлива, кДж;
Т - время разогрева топлива, ч.
Расход теплоты на подогрев определяется из выражения ; кДж:
,
где VT - объем подогреваемого топлива, м3;
рT - плотность топлива, кг/м ;
Ст - теплоемкость топлива, кДж/ (кг К);
tК, tН - конечная и начальная температура подогрева, °С.
Потеря теплоты в окружающую среду определяется по формуле, кДж/ч
где - теплопередача в окружающую среду, Вт/(м" К);
- поверхность теплоотдачи в окружающую среду, м2;
- средняя температура топлива при подогреве, °С ;
- температура окружающей среды, °С.
При расчете путевого электроподогревателя величина Q будет определять его необходимую мощность, а при расчете греющих змеевиков в цистернах она должна обеспечиваться передачей соответствующего количества теплоты от горячей воды, т.е.
где - теплопередача от горячей воды к топливу, Вт/(м2 К),
- искомая поверхность нагрева змеевика, м2;
V температура горячей воды, °С;
- конечная температура топлива, °С.
Теплопередача от греющей воды к топливу через стенку трубы змеевика определятся из выражения
где: а - теплоотдача от стенки трубы змеевика к топливу, Вт/(м2 К);
- наружный и внутренний диаметры трубы змеевика, м .
Для змеевиков рекомендуется- использовать бесшовные трубы размером мм.
Теплоотдача от змеевика к топливу определяется из выражения; Вт/(м2К).
где -средняя температура стенки трубы;
средняя температура топлива, °С;
v - кинематическая вязкость топлива при его средней температуре, м2/с (табл.2 )
Таблица 2
Теплофизические свойства топлив марок ДТ и Ф-5
|
t 0C |
, кг/м3 |
v, 10-6 м2/с |
CT, кДж/кг К |
|
0 |
948 |
1600 |
1,74 |
|
20 |
935 |
260 |
1,79 |
|
40 |
922 |
53 |
1,84 |
|
60 |
909 |
23 |
1,89 |
|
80 |
897 |
12 |
1,94 |
|
100 |
884 |
6,2 |
1,99 |
Поверхность нагрева змеевика, м2
Длина змеевика, м:
Расчет мощности путевых электроподогревателей базируется на уравнении, кВт:
номинальная подача сепаратора или топливоподкачивающего насоса, м3/с.
в виду их малости (не более 1%).
2.2. Исходные данные для тепловых расчетов 2.2.1. Танк запаса тяжелого топлива
2.2.1 Танк запаса тяжелого топлива
В танке запаса рекомендуется местный обогрев в районе забора топлива с целью обеспечения нормальной работы топливоперекачивающего насоса при заполнении отстойной цистерны. Количество тяжелого топлива, разогреваемое в танке запаса, принимается равным объему отстойной цистерны.
Рекомендуется принимать следующие исходные данные.
Объем подогреваемого топлива
Начальная температура топлива
Конечная температура топлива
Время местного разогрева
Теплопередача изоляции танка
Теплопередающая поверхность танка
Температура греющей воды
Температура окружающей среды
Теплофизические показатели тяжелого топлива принимаются при его средней температуре по табл. 2.
2.2.2. Отстойная цистерна
В отстойной цистерне, куда топливо поступает из танка запаса, устанавливается змеевик подогрева, который обеспечивает необходимый
подогрев топлива.
Рекомендуется выбор следующих исходных данных.
Объем подогреваемого топлива
Начальная температура топлива
Конечная температура топлива
Время разогрева топлива
Теплопередача изоляции цистерны
Теплопередающая поверхность
2.2.3. Мощность элсктроподогревателя сепаратора
Исходные данные для расчета.
Подача топлива сепаратором
Начальная температура топлива
Конечная температура топлива
2.2.4. Расходная цистерна тяжелого топлива
В расходную цистерну тяжелое топливо поступает после сепарации при температуре 55-60 °С Поэтому змеевик рассчитывается из условия поддержания температуры топлива на уровне 55 °С, т.е. компенсации теплопотерь цистерны.
Исходные данные для расчета.
Средняя температура топлива
Температура окружающей среды
Теплопередача изоляции Киз=2,3 Вт/(м2К)
Теплоотдающая поверхность Fиз ,=10-15 м2
При отсутствии возможности резервного подогрета топлива в расходной цистерне после длительной стоянки судна рекомендуется принимать площадь нагрева змеевика равной площади змеевика в отстойной цистерне.
Рассматривается общая система топливоподготовки. Тяжелое топливо подается насосом через общий топливоподогреватель. Подача насоса выбирается исходя из потребностей работы главных двигателей на номинальной мощности с учетом коэффициента запаса по подаче А=1,35 -1,45. Таким образом, подача топливоподкачивающего насоса, кг/с:
Мощность электроподогревателя, кВт:
Исходные данные для расчета.
Коэффициент запаса по подаче А = 1,35-1,45
Начальная температура топлива tН = 50-55°С
Конечная температура топлива tК = 85-95°С
2.2.6. Шламовая цистерна
Режим подогрева должен обеспечить нормальную работу шламового насоса.
Исходные данные.
Объем разогреваемого шлама V=VШЛ|.
Начальная температура tН = +5°С
Конечная температура tК= 20-30°С
Время разогрева = 4-5часов '
Теплопередача стенок цистерны КИЗ = 8 2 Вт/(м2К)
Теплопередающая поверхность FИЗ = 4-7м2
Теилофизические показатели выбираются для тяжелого топлива при его средней температуре (см. табл. 2).
Расход теплоты на подогрев тяжелого топлива, кВт:
Расход теплоты на подогрев тяжелого топлива, кВт:
где сумма отдельных затрат теплоты по всем элементам
топливной системы.
При пересчете значений следует помнить, что 1кВт=1кДж/с.
Список литературы
1. Ерофеев В.Л., Семенов П.Д. Системы топливоподготовки и их элементы-Учебное пособие. СПб.: СПГУВК, 1995. Селиверстов В.М., Браславский М И/Экономия топлива на речном транспорте. - М.: Транспорт, 1983.
2. 2012 Председатель комиссии - Дурандин
3. Разработка дизайна организации и сферы услуг, методы доставки услуг
4. лейтенант 17621815
5. А1Б1АТП Маршрут2 АТПА1Б2 Маршрут3 АТПА1Б3 Итоговые и средние показатели
6. Дипломна робота на тему ldquo;Геологогеофізичне та радіоекологічне обстеження Київського міжрегіонального о
7. Региональная экономика и управление Развитие экономических учений
8. на тему- Відповідальність за правопорушення на ринку фінансових послуг
9. Задание 1. Педагогическое мастерство учителя
10. Маруся Чурай Новаторство у змалюванні образу народної поетеси
11. ФИЗИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА У СПОРТСМЕНОВЕДИНОБОРЦЕВ.html
12. відлига принесла українській національно свідомій інтелігенції великі сподівання і гіркі розчарування
13. Лабораторная работа 13
14. Реферат- Что такое НЛП
15. Ромео и Джульетта (Romeo and Juliet).html
16. на тему- Сонет 66 В
17. Система социально-педагогической работы с приемной семьей
18. Мировоззрение и расовая гигиена ГЕНЕТИКА ПРОТИВ ТЕОРИИ СРЕДЫ Эта теория среды глубоко укоренилась
19. РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва 1997 В последней
20. древний и logos знание