Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Херсонська державна морська академія

Морський коледж

Методичні рекомендації для виконання курсового проекту

на тему: „Суднові системи та їх розрахунок”

з навчальної дисципліни: „Суднові допоміжні механізми, установки, системи та їх експлуатація”

Спеціальність: 5.07010403 «Експлуатація суднових енергетичних установок»

Херсон 2011

Передмова

Учбовий – методична допомога складена відповідно до учбової програми дисципліни «Суднові допоміжні механізми, пристрої системи їх експлуатація» і призначено для виконання курсового проекту на тему: «Суднові системи і їх розрахунок», що включає наступні розділи:

1. вступ;

2. записка, пояснення;

3. розрахункова частина;

4. графічна частина;

5. список використованої літератури.

Учбово – методична допомога містить методичні вказівки і пояснення до виконання окремих розділів курсового проекту, які охоплюють найважливіші частини дисципліни «СДМ». Пояснення повинні включати теоретичні положення і указують конкретні джерела, що містять матеріал необхідний для виконання курсового проекту.

Допомога включає додатки, в яких дані деякі довідкові матеріали, необхідні для виконання розрахункової частини. У додатку №2 викладені варіанти завдань для виконання курсового проекту.

Курсовий проект повинен бути акуратно оформлений, містити всі необхідні схеми і графіки, містити всі без виключення розділи згідно даній допомозі.

1. Вступ

У цьому розділі необхідно описати короткий зміст курсового проекту і основні положення, якими необхідно керуватися при її виконанні.

2. Пояснювальна записка.

Пояснювальна записка є загальним описом суднових систем їх класифікації, призначення, область застосування, вимоги до них. Особлива увага повинна бути приділена до опису тієї системи, що розраховується в курсовому проекті. Пояснювальна записка повинна обов'язково включати наступні розділи:

1. призначення загальносуднових систем;

2. класифікація суднових систем;

3. складові частини суднових систем;

4. вимоги що пред'являються до загальносуднових систем;

5. перспективи розвитку загальносуднових систем.

При описі системи, що розраховується, необхідно:

1. вказати призначення відповідної системи;

2. детально описати конструкцію в цілому і кожного елементу окремо, а саме: пристрій баластних танків і їх розташування на судні, матеріал виготовлення трубопроводів, конструкція вживаної арматури, опис конструкції вживаних в баластних системах насосів, кінгстоні фільтри і кінгстон;

3. акцентувати увагу на можливих варіантах роботи системи, і можливим резервуванням баластною системою інших суднових систем;

4. дати вимоги Регістра, що відносяться до даної системи.

По розсуду курсанта допускається внесення різних доповнень та малюнків до опису суднових систем в цілому, та системи, що розраховується в ході проекту зокрема.

3. Розрахункова частина

3.1. Розрахункова частина виконується на підставі рівнянь гідромеханіки і відповідно до вимог Регістра до суднових систем.

Початкові дані, необхідні для виконання розрахунку, вибираються з додатку №2 відповідно до варіанту курсового проекту та записуються в лист завдання (додаток №2а). Варіант вибирається згідно порядкового номера курсанта в списку групи (для денної форми навчання). Значення відповідних коефіцієнтів вибираються з довідкових матеріалів (п. 7 літератури).

Одиниці вимірювання величин вживаних в розрахунку повинні відповідати Міжнародній системі одиниць СІ.

3.2. Розрахунок починають з викреслювання розрахункової схеми і нанесення на неї обслуговуючих систему механізмів і арматури. Складний трубопровід розбивають на окремі ділянки (прості трубопроводи), в межах яких значення витрат і внутрішні діаметри труб постійні. Ділянки звичайно позначають двома цифрами: 1 – 2, 2 – 3., перша з яких указує початок, друга – кінець ділянки по ходу розрахунку. Біля кожної ділянки на виносній лінії показують діаметр труби і довжину ділянки, витрату і натиск протікаючої рідини. Крім того, на схему наносять значення піднесення вузлових розрахункових точок над площиною порівняння.

3.3. Трубопроводи систем розраховуються різними методами. Найбільше застосування одержали аналітичний метод, метод втраченого натиску на одиницю довжини трубопроводу і метод характеристик.

У основу даного проекту покладений аналітичний метод. Цей метод заснований на рішенні рівняння Бернуллі і витрати, і застосовується як для розрахунку простих, так і розрахунку складних розгалужень трубопроводів.

У загальному вигляді суднова система є складним трубопроводом з обслуговуючими механізмами і арматурою. Складний трубопровід складається з окремих простих трубопроводів, які сполучені між собою по певній схемі. Розрахунок складного трубопроводу виконується по ділянках і звичайно зводиться до рішення окремих простих трубопроводів.

У даному курсовому проекті пропонується виконати розрахунок ділянки баластної системи (лінія всмоктування), де натиск Н і подача Q насоса невідомі. Тоді розрахунок трубопроводу проводиться послідовно від найвіддаленішої крапки 1 до насоса в наступному порядку:

3.3.1. Діаметр відростків баластних трубопроводів визначаються для окремих цистерн як (вимоги Регістра), мм :

де Vi- місткість баластної цистерни № i, м3 (вибирається з додатку №2).

При розрахунку діаметру необхідно приймати і далі використовувати діаметр трубопроводу по ДОСТ.

Приклад 1: об'єм баластного танка V_i= 20 м3 тоді діаметр трубопроводу:

мм

По ДОСТ приймаємо більший діаметр трубопроводу рівні 32 мм = 0,032м.

3.3.2. Баластна система повинна обслуговуватися принаймні одним насосом, подача якого вибирається з умови забезпечення швидкості води не менше 2 м/с. (вимоги Регістра). Швидкість руху рідини по трубопроводах лежить в межах 2-4 м/с. Для розрахунку приймаємо швидкість рідини рівної 2 м/с.

3.3.3. Площа поперечного перетину трубопроводу f, м2.

де d- діаметр трубопроводу в метрах по ГОСТ.

3.3.4. Подача насоса, м3/ч.

По набутого значення подачі вибирається тип і марка насоса з відповідними характеристиками подачі, натиску і т.д. які використовуватимуться при подальших розрахунках.

Приклад 2. При діаметрі трубопроводу в 0,09м подача буде рівна:

м3/ч

По каталогах довідникам вибираємо насос марки НЦВС 25/20 (відцентровий, самоусмоктуючий, вертикального виконання) з параметрами:

- продуктивність Q, м3/ч.....................25

- натиск Н, мм. вод. ст. .........................20

- число оборотів n, об/мин......................2900

- к.п.д. ην не міні %...........................................................................................65

- вакуумметрическая висота

всмоктування не менше, мм. вод. ст. .................. 6

3.3.5. Довжини простих ділянок трубопроводу приймаються згідно варіанту курсового проекту (Додаток №2).

3.3.6. Середня швидкість води при значеннях подачі вибраного насоса визначається з формули, м/с:

3.3.7. Число Рейнольдса на окремих ділянках трубопроводу:

де - коефіцієнт кінематичної в'язкості перекачуваної рідини, м2/с (Додаток №4).

3.3.8. Коефіцієнт гідравлічного тертя λ.

Коефіцієнт гідравлічного тертя λ залежить від числа Рейнольдса і визначається як:

Для ламінарного режиму перебігу λ=64/Re;

Для технічно гладких трубопроводів (Re>2300) λ=(1,8Re – 1,5)^{- 2};

при (Re>10⁴ ) .

3.3.9. Сумарний коефіцієнт опору ділянок трубопроводу:

де:

- сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки №Х.

3.3.10. Сума коефіцієнтів місцевих опорів на кожній з ділянок .

При проходженні потоку рідини через різну арматуру і апарати, встановлені на трубопроводі, при поворотах і відгалуженнях, при виході і вході середовища з труб і т.д. виникають втрати натиску, які враховуються коефіцієнтом місцевих опорів.

Для розрахунку суми коефіцієнтів місцевих опорів необхідно визначити по розрахунковій схемі кількість і тип опорів.

За довідковими даними визначаються значення коефіцієнтів для кожного з видів опору, і далі ці коефіцієнти складаються.

3.3.11. Сумарний коефіцієнт опору ділянок трубопроводу:

де:

- сума коефіцієнтів місцевих опорів ділянки №Х.

3.3.12. Втрати натиску на ділянках трубопроводу, м:

3.3.13. Геометрична висота всмоктування приймального патрубка вибирається згідно варіантів проекту (Додаток №2).

3.3.14. Сумарні втрати натиску на ділянках, м:

За даними розрахунку шикується характеристика трубопроводу в системі координат H - Q. Значення кожної крапки є залежністю сумарних втрат насоса h (вертикальна вісь) при відповідних подачах Q (горизонтальна вісь). На одержану характеристику наносять графік допустимої вакуумметричної висоти всмоктування вибраного насоса.

За наслідками розрахунку і побудованим графікам робляться висновки про правильність вибору насоса при даному діаметрі трубопроводу.

3.4. У другій частині розрахунку пропонується виконати перевірочний розрахунок при інших значеннях діаметру трубопроводу і, або типі насоса. Розрахунок виконується по тій же самій методиці, що і попередній. Одержану характеристику накладають на графіки побудовані вище.