Гидравлический расчёт агрегата охлаждения

Гидравлический расчёт производится с целью определения основных размеров трубопровода и потерь давления при протекании в нём рабочей среды.

Расчёт характеристики сложного разветвлённого трубопровода производится в два этапа. На первом этапе рассчитываются характеристики отдельных участков трубопровода. На втором этапе производится сложение гидравлических характеристик участков, в результате чего получается гидравлическая характеристика разветвлённого трубопровода.

Длина отдельных участков и число фасонных частей определяется принципиальной схемой агрегата.

Предварительная скорость воды принимается:

Wo = 2,5 м/с.

Условный проход участков трубопровода определяется в зависимости от расхода среды и предварительно принятой скорости по уравнению сплошности:

; м.

G – расход воды через соответствующий участок, м3/ч.

По предварительно оценённой величине Dy, выбирается исходя из сортамента труб действительный условный диаметр и соответствующий ему наружный диаметр трубопровода, с таким расчётом, чтобы действительная скорость воды не выходила за пределы 2,0 4,0 м/с.

Для определения диаметра трубы необходимо найти толщину стенки. В соответствии с правилами Регистра толщина стенки трубы рассчитывается:

; м.

φ = 1 – для бесшовных труб;

Р = 0,26 МПа – максимальное давление рабочей среды;

[δ] = 116 МПа – допустимое напряжение материала трубы на разрыв;

b – прибавка на утонение трубы при гибке;

с = 0,5 мм – прибавка на коррозию.

; м.

R = 0,005 м – наименьший радиус погиба трубы.

Действительная толщина стенки принимается в соответствии со стандартным значением толщин стенок труб при условии .

После определения толщины стенки рассчитывается внутренний диаметр трубы:

; м.

а затем действительная скорость потока:

; м2

После определения диаметра трубопровода необходимо уточнить принятые выше длины труб, включающие длины прямых участков, погибов, а также начальных участков.

Длина погибов рассчитывается:

; м

h1 = 2,5 – относительный радиус погибов;

h2 - количество погибов

Влияние на гидравлическое сопротивление начальных участков трубопроводов учитывается коэффициентом запаса kH = 1,2

Общие потери на участке трубопровода будут равны сумме потерь на трение и местных потерь:

Н = Нт+Нм

Потери на трение определяются по формуле:

; кПа

λТ – коэффициент трения;

l – суммарная длина трубопровода

Коэффициент трения зависит от режима течения, характеризуемого числом Рейнольдса и шероховатости поверхности

Число Рейнольдса:

ν = 1,02∙10-6 м2/с – кинематическая вязкость жидкости

Местные потери определяются по формуле:

- коэффициент местных потерь, определяемый по справочнику.

В процессе гидравлического расчёта, как правило, при заданных расходах в параллельных ветвях потери напора получаются разные. Поэтому для обеспечения заданных расходов производится шайбование, когда в ветви с малыми потерями устанавливаются дроссельные шайбы или клапаны, с тем, чтобы довести потери напора в этой ветви до уровня потерь в остальных ветвях.

Коэффициент потерь дроссельной шайбы:

Hmax – максимальные потери из рассматриваемой группы параллельных участков;

Hi – потери напора на участке где устанавливается дроссельная шайба;

W – скорость воды на этом участке

Прочностной расчёт трубопроводов системы охлаждения.

Прочность трубопроводов системы охлаждения зависит от действующих внешних нагрузок (кручение, изгибы), внутреннего давления рабочей среды, а также формы и размеров труб.

1. В соответствии с правилами Регистра толщина стенки трубы рассчитывается из выражения:

= 1 – для бесшовных труб;

Р = 0,26 МПа – максимальное давление рабочей среды;

в качестве материала для труб системы охлаждения выбираем медно-никелевый сплав марки МНЖ 5 - 1

[] = 68 МПа для трубопроводов из МНЖ;

b – прибавка на утонение трубы при гибке;

с = 0,5 мм – прибавка на коррозию;

1.1.

R = 0,005 м – наименьший радиус погиба трубы

1.2. Толщина стенки трубы:

м.

Из сортамента выбираем трубу наружным диаметром 105 мм и толщиной стенки 4 мм.

На трубопровод также действуют крутящий и изгибающий моменты и силы сжатия, вызванные температурным расширением трубопровода.

В осевом направлении сжатие от тепловой деформации будет:

=0,001 м.

ε = 0,0000164 оС-1 – коэффициент линейного расширения для МНЖ

Е = 130000 МПа модуль упругости

В радиальном направлении сжатие от сил давления:

МПа

В тангенциальном направлении растяжение от сил давления:

м.

Максимальное давление определяется из условия работы насоса на сеть с закрытой запорной арматурой.

Гидравлический расчёт системы охлаждения ГД.

Таблица 1

Коэффициенты местных потерь на отдельных элементах системы.

Таблица 2

Общий напор сети:

Нс = ΣН = 30,65 + 22,21 + 16,19 = 69,05 кПа = 0,069 МПа

Напор сети должен быть больше расчётного значения, поскольку имеется погрешность расчёта потерь, особенно местных и увеличения потерь напора вследствие коррозионного износа элементов сети. Поэтому вводится коэффициент запаса к = 1,2

Расход сети принимается также больше расчётного значения, так как необходим запас расхода для регулирования температуры охлаждающей воды.

Напор сети:

Нс = к·Нс = 1,2∙0,069 = 0,083 МПа

Расход сети:

G = k·G = 1.2·40 = 48 м3/ч

Функциональное агрегатирование является не столько способом сокращения числа типоразмеров оборудования, сколько прогрессивным методом компоновки энергетического оборудования, средством сокращения длительности постройки судов, способом перенесения монтажа и испытаний оборудования с заказа в цех судостроительного предприятия, обеспечивает повышения качества монтажа, повышения надежности и имеет другие преимущества.

Агрегат системы охлаждения двигателей пресной водой включает в свой состав два резервных насоса пресной воды, один подогреватель, арматуру, внутренние трубопроводы, терморегуляторы, контрольно-измерительные приборы смонтированные на общей фундаментной раме.

Крепление агрегата системы охлаждения главного двигателя осуществляется путём приварки или крепления болтами, рамы агрегата к корпусным конструкциям судна или к фундаментам других механизмов. При этом должна быть обеспечена жёсткость конструкции и надёжность крепления агрегата. Должен быть обеспечен доступ к органам управления, обеспечено удобство обслуживания и ремонта агрегата. Должна быть исключена возможность касания трубопроводов к корпусным конструкциям, другим трубопроводам во избежание перетирания. Контрольно-измерительные приборы должны быть доступны для наблюдения и обслуживания.