Расчетные характеристики тифонов

Типы судов	Условный проход, мм	Тон звука	Расход свободного воздуха
Малые речные и СПК Речные толкачи, грузовые и крупные пассажирские Мелкие и средние морские Крупные морские	10 15 25 32	Альт Тенор Баритон Бас	1 3 6 7

Общая емкость баллонов для тифона и хозяйственных нужд по опытным данным, в зависимости от размеров судна, составляет на малых судах 0,2…2 м³, средних 3…5 м³ и крупнотоннажных до 10м³.

После выбора характеристик тифонов по табл. 1 и выполнения соответствующих расчетов выбирается тифонный баллон и приводятся его основные характеристики. Рекомендуемая по ГОСТ 28522 стандартная емкость баллонов составляет 40, 50, 63, 80, 100, 160, 200, 250 и 400 литров, рабочее давление – до 6,3 МПа.

Компрессоры. В соответствии с Правилами Регистра на судне должно быть не менее двух компрессоров одинаковой производительностью (один резервный с независимым приводом). Производительность компрессора определяется из условия заполнения пусковых баллонов за время 1 ч от давления P_min, при котором возможен последний пуск и маневр, до рабочего давления P:

м³/ч,

где - суммарный объем принятых к установке пусковых баллонов главного двигателя, м³.

Если в установке имеется больше двух компрессоров, их суммарная подача должна быть достаточной для заполнения в течение 0,5 ч всех баллонов от P_min до начального рабочего Р.

Сепаратор масла и воды. Воздух для заполнения баллонов обычно забирается из помещения МКО, и в нем всегда присутствуют пары воды топлива и масел, которые при попадании в цилиндры двигателя при пуске отрицательно сказываются на работе двигателя. Поэтому в трубу между компрессором и баллоном сжатого воздуха всегда должен быть установлен сепаратор масла и воды.

3. Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для подачи рабочей жидкости на охлаждение деталей механизмов, аппаратов, устройств и рабочих сред (воды, масла, воздуха, топлива и др.) в теплообменных аппаратах.

В судовых дизельных установках применяются два типа систем охлаждения – проточная и замкнутая. Проточная система охлаждения забортной водой используется для двигателей небольшой мощности, их редукторов, компрессоров сжатого воздуха, подшипников и практически для всех теплообменников. Замкнутая система (внутренний контур) обычно используется для отвода теплоты от деталей двигателей, а проточная система (внешний контур) в этом случае служит для охлаждения рабочих сред, циркулирующих во внутреннем контуре.

В качестве охлаждающей жидкости используется забортная и пресная вода, масла, легкие сорта топлив и в некоторых случаях воздух. В последнее время в связи с разработкой двигателей с высокотемпературным охлаждением во внутреннем контуре стали применяться охлаждающие жидкости типа «Тосол».

Прежде чем приступить к расчету, нужно дать краткое описание системы: назначение, состав оборудования (донная арматура, фильтры, насосы, холодильники, расширительные бачки и др.), тип системы охлаждения, материал труб и арматуры, контрольно-измерительные приборы, способ охлаждения автономных компрессоров и дейдвудных подшипников.

Кингстоны. В машинном отделении должно быть не менее двух приемных кингстонов. Причем один кингстон устанавливают на днище судна, а другой - на борту или на ящике забортной воды. Кингстоны соединяют между собой, и воду отбирают от соединительной перемычки. На линии охлаждающей воды устанавливают парные фильтры. Насосы пресной (внутреннего контура) и забортной воды, а также холодильник на судах речного флота обычно навешены на двигатель, поэтому их не рассчитывают и не выбирают. На судах морского флота эти насосы часто автономные, и в этом случае необходимо определить потребную подачу и выбрать насос.

Насосы. Подачу насоса пресной (внутреннего контура) воды определяют по формуле

, м³/с,

где k_з = 1,2…1,3 - коэффициент запаса подачи; a - доля теплоты, отводимая пресной (внутреннего контура) водой от всего количества теплоты, введенного с топливом, определяемая по формуле: ; - плотность воды, равная 1000…1030 кг/м³; c = 4,19 кДж/кг·К - теплоемкость пресной воды; Δt – разность температур воды на входе и выходе из двигателя, принимаемая 10…12 ^оС, - удельный расход топлива двигателя, кг/кВт·ч; - номинальная мощность двигателя, кВт; - низшая теплота сгорания топлива (можно принять равной 42700 кДж/кг), - эффективный КПД двигателя, определяемый по формуле

.

Подача насоса забортной воды рассчитывается по формуле

, м /c,

где k_з = 1,4...1,5 - коэффициент запаса, учитывающий расход забортной воды на охлаждение компрессоров, дейдвудных подшипников и т.д., а_м - доля теплоты, отводимая с маслом, рассчитанная по формуле ; = 4,19 кДж/кг∙К - теплоемкость пресной забортной воды, если вода соленая, то её можно принять равной 4 кДж/кг∙К; Δt – расчётный перепад температуры забортной воды, равный 15...20 °С.

С целью унификации насосы пресной и забортной воды рекомендуется принимать с одинаковой подачей. Необходимое давление насосов Р должно быть не менее 200…300 кПа.

Мощность N, кВт, потребляемая насосом:

где Q - подача насоса, м³/с; Р - давление, кПа; η_н - КПД насоса; k - коэффициент запаса мощности, равный 1,3…1,5 при мощности электродвигателя до 4 кВт, и 1,1…1,2 при мощности свыше 4 кВт.

Теплообменники. Поверхность охлаждения холодильника системы охлаждения определяется по формуле

, м²,

где k - коэффициент теплопередачи, который составляет для холодильника без турбулизаторов: трубчатый с d = 10…15 мм k = 1,4 кВт/м²∙К, трубчатый с d < 10 мм k = 3 кВт/м²∙К; с турбулизаторами в круглых трубках или плоскими трубками k ≤ 4,7 кВт/м² ∙К; Δt_ср- средняя логарифмическая разность температур:

,

при ; ^oC,

где - температура пресной (внутреннего контура) воды на выходе из двигателя, равная 60…65 °С для МОД и 75…90 °С для СОД и ВОД; – температура пресной (внутреннего контура) воды за холодильником, принимаемая на 8…10°С меньше температуры за двигателем; - температура забортной воды перед водяным холодильником, равная 33…35 °С (после масляного холодильника); - температура забортной воды после водяного холодильника, равная, 45…50 ^oС.

Расширительные баки. Во время работы двигателя из-за изменения температуры происходит изменение объема рабочего тела во внутреннем контуре. Для компенсации изменения объема воды при изменении ее температуры, а также для возмещения потерь вследствие испарения или утечек служит расширительный бак, соединенный с трубопроводом внутреннего контура системы охлаждения. В таком случае внутренний контур системы охлаждения не является герметически замкнутым, так как вода в расширительном баке сообщается с атмосферой. В настоящее время в связи с внедрением в двигателестроении высокотемпературного охлаждения, когда внутри системы поддерживается повышенное давление, внутренний контур выполняется герметически замкнутым и рабочее тело напрямую с атмосферой не сообщается. Такие двигатели для компенсации температурных изменений объема рабочего тела комплектуются расширительными баками особой конструкции, обычно внутри с эластичной мембраной и надмембранной полостью, заполненной сжатым воздухом.

Емкость атмосферного расширительного бака по опытным данным составляет 100…150 л на каждые 1000 кВт мощности двигателя:

= м³.

Емкость мембранных баков рассчитывается по методикам заводов-изготовителей.

Утилизация теплоты, внутреннего контура. Теплоту внутреннего контура, которая составляет 10…15% от всей теплоты топлива, можно использовать, например, для производства пресной воды в опреснительных установках, в системе отопления, подогрева топлива в танках и др.