Методические указания по КП
.pdfМИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА"
в г. Ростове-на-Дону.
К а ф е д р а
"Специальные дисциплины"
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению курсового проекта по дисциплине "Судовые вспомогательные механизмы, системы и установки"
Тема проекта: "Поверочный расчет судовой водоопреснительной установки типа Д"
по специальности 180403 "Эксплуатация судовых энергетических установок"
г. Ростов-на-Дону
2008 г.
Составитель:
старший преподаватель кафедры "Специальные дисциплины" Носульчак А.П.
Утверждено на заседании кафедры "Специальные дисциплины"
19.12.2008 г. Протокол № 15
Заведующий кафедрой _____________ А.В. Филь
2
Общие положения.
Морской транспорт непрерывно пополняется новыми судами, преимущественно теплоходами, оборудованными современными энергетическими установками. Провозная способность флота зависит от культуры эксплуатации, установок, внедрения передовых методов технической эксплуатации, качества подготовки кадров. В настоящее время проводится большая работа по приближению обучения к производству. Курсовое проектирование, являющееся составной частью учебного процесса, призвано служить этой цели. Оно является завершающим этапом теоретической подготовки судового инженера механика, в данном случае по дисциплине "Судовые вспомогательные механизмы, системы и установки".
Цель проектирования – совершенствование умения и навыков в применении полученных знаний к решению технико-экономических вопросов, связанных с эксплуатацией судовых энергетических установок. Курсовое проектирование способствует повышению уровня теоретической и практической подготовки специалистов флота.
Задачи курсового проектирования:
1.Углубить и закрепить знания курсантов по данному предмету.
2.Привить навыки самостоятельной работы по использованию ГОСТов, справочной литературы и других материалов.
3.Дать достаточные для механика-эксплуатационника навыки по конструированию и выполнению технических расчетов, по критической оценке техникоэкономических показателей как проектируемых, так и действующих судовых установок.
Требования к содержанию и оформлению курсового проекта.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.
Расчетно-пояснительная записка включает в себя: Введение.
1.Сравнительный анализ различных типов водоопреснительных установок.
2.Описание утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа
"Д".
3.Поверочный расчет водоопреснительной установки типа "Д":
3.1.Исходные данные для расчета.
3.2.Определение параметров вторичного пара.
3.3.Расчет производительности установки на заданном режиме эксплуатации:
3.3.1.Расчет параметров работы испарителя.
3.3.2.Расчет параметров работы конденсатора.
3.4.Уточненный расчет производительности установки на заданном режиме эксплуатации.
3.5.Определение удельных энергозатрат на выработку дистиллята.
4.Анализ расчетного режима эксплуатации водоопреснительной установки типа "Д".
3
5. Эксплуатация водоопреснительных установок (подготовка к действию, ввод в действие, обслуживание во время работы, остановка, причины снижения производительности водоопреснительных установок).
Расчетно-пояснительная записка выполняется на одной стороне листа формата А4 (210х297) синей или черной пастой с учетом основных требований ЕСКД. В листах текстовой части расчетно-пояснительной записки помимо рамки проставляются малые штампы (15х185), а на листе с содержанием работы – средний штамп (45х185) (см. Приложение 2). Нумерация листов сквозная, указывается в правом углу штампа.
Наименования разделов должны быть краткими, соответствовать содержанию и записываться в виде заголовков прописными буквами без подчеркивания. Имеющиеся в записке иллюстрации, рисунки, таблицы нумеруются арабскими цифрами. Сокращения слов не допускается. Образцы выполнения титульного листа, содержания и списка используемой литературы приведены в приложениях 1 – 3.
Все расчеты в пояснительной записке выполняются в системе СИ. Согласно ГОСТ 2.105-95 все формулы, уравнения записываются в общем виде, затем с новой строки в них подставляются численные значения, результат записывается с указанием размерности. При этом следует подробно описывать ход работы.
Каждый раздел расчетно-пояснительной записки следует начинать с нового листа работы.
Список использованной литературы помещается в конце расчетнопояснительной записки.
Графическая часть проекта выполняется карандашом с применением чертежных принадлежностей и состоит:
1.принципиальная схема водоопреснительной установки типа "Д" (с указанием значений заданных и расчетных параметров установки) – формат А3 (420х297);
2.графики определения тепловых нагрузок испарителя – формат А4;
3.график температурного режима водоопреснительной установки – формат
А4.
Принципиальная схема выполняется с учетом требований ЕСКД, в которых определены условные обозначения для всех элементов. Графики выполняются на миллиметровой бумаге.
4
Порядок курсового проектирования.
Введение.
Целесообразность получения пресной воды на судах. Способы опреснения морской воды, их достоинства и недостатки. Назначение водоопреснительных установок. Требования, предъявляемые к водоопреснительным установкам и к качеству дистиллята.
Цель курсового проектирования.
1. Сравнительный анализ различных типов водоопреснительных установок.
Анализ осуществляется путем сравнения различных типов водоопреснительных установок работающих по методу дистилляции (испарения и конденсации). Необходимо описать устройство и принцип действия водоопреснительных установок:
-с испарителями кипящего (поверхностного) типа:
-с кожухотрубными теплообменными аппаратами "Атлас";
-с пластинчатыми теплообменными аппаратами "Нирекс";
-с испарителями не кипящего (бесповерхностного) типа "Нирекс".
При описании начертить принципиальные схемы установок и уделить особое внимание их достоинствам и недостаткам.
2. Описание утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа "Д".
При описании устройства и принципа действия установки начертить ее принципиальную схему, а также привести технические параметры, достоинства и недостатки.
3.Поверочный расчет водоопреснительной установки типа "Д".
3.1.Исходные данные для расчета.
1. |
Температура греющей воды |
′ |
68 |
°С |
|
|
tгр = |
|
|
2. |
Температура забортной воды |
tзв= |
3 |
°С |
3. |
Расход греющей воды |
Wгр = |
80 |
м3/час |
5
4. |
Толщина слоя накипи |
δн = |
0,1 |
мм |
5. |
Осадка судна |
hвс = |
4 |
м |
3.2. Определение параметров вторичного пара.
1.Средняя температура греющей воды в испарителе, °С
t1ср = 0,5(t1′+t1′′)
где t1′ =tгр′ , ºС– температура греющей воды на входе (из задания);
t1′′=t1′−δtгр – температуры греющей воды на выходе из испарителя, ºС,
где δtгр – величина охлаждения греющей воды в испарителе, δtгр = 6... 10 ºС /1, 4/. Принимаем три значения δtгр = 6 ºС; 8 ºС; 10 ºС;
Для выполнения последующих расчетов определяются три значения температуры t1ср при принятых (в пределах рекомендаций) трех значениях δtгр .
2.Средняя температура охлаждающей воды в конденсаторе, °С
|
ср |
′ |
′′ |
||
|
tзв |
|
= 0,5(tзв +tзв ) , |
||
′ |
– температура охлаждающей воды на входе в конденсатор (из зада- |
||||
где tзв =tзв |
|||||
′′ |
ния); |
|
|
|
|
– то же, на выходе из конденсатора, ºС ; зависит от величины нагре- |
|||||
tзв |
|||||
|
ва воды в конденсаторе δtзв = 4...8 ºС /4,5/.Здесь принимается одно |
||||
|
′′ |
|
′ |
|
|
|
значение. tзв |
=tзв +δtзв |
|
Для выполнения последующих расчетов определяются одно значение температуры tзвср
3. Температурный напор в конденсаторе, ºС,
tк = |
|
tср +tср |
|
|
||
|
1 |
|
зв |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1+ |
|
Кк |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
КИ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
6
где Кк и КИ , – коэффициенты теплопередачи в конденсаторе и испарителе,
Вт/(м2 град), согласно /5/ принимаем Кк = 2.
КИ
Определяются три значения величин tк .
4. Температура вторичного пара в испарителе, °С
t2 =tзвср + tк
Определяются три значения величин t2 .
5.Давление вторичного пара в испарителе P2 , кПа.
Определяется как давление насыщенного пара при найденном значении t2 П-1 (приложение 1) с применением метода интерполяции значений.
Определяются три значения величин Р2 .
6. Теплота парообразования вторичного пара r2 , кДж/кг определяется аналогично.
Определяются три значения величин r2 .
3.3.Расчет производительности установки на заданном режиме эксплуатации:
3.3.1.Расчет параметров работы испарителя.
1. Тепловая нагрузка испарителя, кДж/ч – по уравнению теплового баланса
′ |
=сWгрt ρtгр |
′ |
′′ |
Q1 |
гр ( 1 |
− 1). |
где Wгр – расход греющей воды, м3/ч (из задания);
ρгр , cгр – плотность, кг/м3, и теплоемкость, кДж/(кг·град), греющей воды в ис-
парителе при её средней температуре t1ср , определяется по табл. П-2 /1/.
Определяются три значения величин Q1′.
7
2. Величина нагрева охлаждающей воды в конденсатореº,С, – по уравнению теплового баланса конденсатора
δtзв = |
Qк |
, |
|
Wохл ρзв cзв |
|||
|
|
где Qк – тепловая нагрузка конденсатора, кДж/ч,
Qк =η Q1′
η – коэффициент использования тепла (0,95...0,97), принимаем η=...;
Wохл – расход охлаждающей забортной воды, прокачиваемой через конденсатор, м3/ч. Определяется подачей насоса забортной воды НЦВ 100/30 и может быть принята равной (90...100 м3 /ч) /4/, принимаем Wохл =...;
ρзв , cзв – плотность, кг/м3, и теплоемкость, кДж/(кг·град), охлаждающей воды в конденсаторе при заданной температуре tзв определяется по табл. П-3 /1/.
Определяются три значения величин δtзв .
3. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора, °С
tзв′′ =tзв′ +δtзв
Определяются три значения величин tзв′′ .
4. Солесодержание рассола, Sр ,г/л.
S= S0 (1+ε)
рε
где S0 – солесодержание забортной воды, г/л. S0 =25...35 г/л. /1/ принимаем S0 =...;
ε– коэффициент продувания ВОУ
ε= Wр =3
W2
где Wp – количество удаляемого рассола, м3/ч;
W2 – расход испаряемой воды, м3/ч (производительность установки).
8
Определяется одно значение температуры Sp
5. Температурная депрессия,ºС – поправка, учитывающая повышение температуры кипения рассола по отношению к температуре насыщения вторичного пара
δtр = 80Sр
Определяется одно значение температуры δtp
6. Поправка, учитывающая среднее гидростатическое давление, Pг кПа, при определении средней температуры кипящего рассола ( по высоте его слоя)
Рг = 0,5 g x lИ ρр
1000
где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
x = 0,5 – приведенный уровень кипящего рассола (расчетная высота); lИ – длина испарительных труб, м . Принимаем по табл. 2 /1/ lИ =...;
ρр – плотность рассола, кг/м3; Принимаем равной плотности забортной воды по /1/ρзв =.... кг/м3.
Определяется одно значение температуры Pг
7. Среднее расчетное давление кипящего рассола с учетом величины Pг , кПа.
Pр = P2 + Pг
Определяются три значения величин Рр .
8. Разность температур, учитывающая гидростатический эффект, ºС.
δtг =tн′ −t2
где tн′ – температура насыщения, °С, соответствующая давлению Pр ; определяется по табл. П-1 /1/.
Определяются три значения величин δtг.
9. Средняя расчетная температура кипящего рассола, °С.
tр =t2 +δtр +δtг
9
Определяются три значения величин tр .
10. Средняя скорость греющей воды в межтрубном пространстве испарителя, м/с; определяется по уравнению неразрывности (сплошности) потока
υгр = |
Wгр |
|
3600 Fc |
||
|
где Fc – площадь живого сечения для прохода греющей воды, м2. Принимаем Fc =… по /1/
Определяется одно значение температуры υгр .
11. Критерий Рейнольдса для потока греющей воды, определяющий режим ее движения
Re =υгрν dн ,
где ν – кинематическая вязкость греющей воды, м2/с, при ее средней температуре t1ср определяется по табл. П-2 /1/;
dн – наружный диаметр труб испарителя. Принимаем dн=…. по /1/.
Определяются три значения величин Re.
12. Критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность процесса теплоотдачи от греющей воды к трубам испарителя. При поперечном обтекании пучка труб, расположенных в шахматном порядке, для турбулентного потока
Nu = 0,4 Re0,6 Pr0,36 |
|
0,25 |
|
|
Prж |
, |
|
|
|
Prст |
|
где Pr – критерий Прандтля, характеризующий физические параметры теплоносителя, определяется по табл. П-2 /1/.При этом может быть принято
|
|
=1 |
в силу незначительной разности температур жидкости и |
|
Prж |
||
|
Prст |
|
|
стенки трубы.
Определяются три значения величин Nu .
13. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к трубам испарителя, Вт/(м2·град).
10