Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Опис судна і його енергетичної установки

1.1 Опис судна

1.2 Опис енергетичної установки

2. Опис системи

2.1 Вимоги регістру, що пред'являються до системи

2.2 Опис системи, її розміщення на судні

3. Комплектація системи основним обладнанням

3.1 Вибір та обґрунтування основних параметрів системи

3.2 Підбір і опис арматури, шляхових з'єднань опор, їх матеріалів згідно з діючим стандартом

3.3 Гідравлічний розрахунок ділянки системи

3.4 Підбір основного обладнання

4. Розрахунок трубопроводу на міцність

5. Вибір конструктивного виконання і розрахунок відцентрового насосу

5.1 Вибір основних параметрів

5.2 Розрахунок робочого колеса

5.3 Розрахунок спірально-відливного каналу

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Метою курсової роботи є розрахунок осушувальної системи для контейнеровозу Maersk Algol окремих її елементів. Система СЕУ - комплекс трубопроводів, механізмів, апаратів, пристроїв та вмістищ, призначений для забезпечення тих чи інших функцій СЕУ.

Під час виконання роботи необхідно виконати опис судна і його енергетичної установки, опис системи, комплектувати її основним обладнанням, виконати гідравлічний розрахунок, розрахувати трубопровід на міцність і компенсацію теплових деформацій, обрати конструктивне виконання і розрахувати відцентровий насос.

1. Опис судна і її енергетичної установки

1.1 Опис судна

Контейнеровоз Maersk Algol (рис.1) останній з серії з чотирьох суден типу пост-Панамакс, що замовлені у Samsung Heavy Industries Co Ltd, Korea дацьким власником-гігантом AP Moller. Судно побудовано екологічно безпечним та пристосованим для перевезення 9034TEU. Усі паливні цистерни захищені подвійним бортом.

До 729FEU може бути перевезено охолодженими. Охолодження відбувається за рахунок прісної води по спеціально обладнаним трубопроводам та свіжим повітрям через систему вентиляції. Сумарно, судно може перевозити 4462TEU у трюмах та 4572TEU на палубі, контейнери можуть бути викладені у 10-16 та 7-18 ярусів відповідно.

Контейнеровоз Maersk Algol зареєстрований у Міжнародній Морській Організації під номером 9342528 і знаходиться у експлуатації під прапором Дацького Міжнародного Суднового Регістру.

Житлові приміщення розташовані у кормі над машинним відділенням і розраховані на 15 офіцерів, 13 членів команди та 6 допоміжних працівників.

Для швидкого та надійного закріплення вантажу на судах контейнеровозах використовують комірчасту конструкцію трюмів у вигляді системи вертикальних опор з кутового профілю. Частину від загальної кількості контейнерів розмішують на кришках вантажних трюмів у декілька ярусів та закріплені спеціальними палубними засобами [3].

У табл. 1 наведені основні характеристики даного судна. [1]

Таблиця 1 Основні характеристики Maersk Algol

Назва характеристики	Значення, примітки
Найбільша довжина, м	338
Довжина між перпендикулярами, м	321
Максимальна ширина судна, м	45,6
Глибина до верхньої палуби, м	27,2
Матеріал корпусу	65% - високолегована сталь
Ширина подвійного борту:
- бічний, м	2,33
- дно, м	2,10
Дедвейт, т	110 000
Кількість контейнерів
На палубі, шт.	4572
У трюмах, шт.	4462
Рядів контейнерів на палубі, шт	7/18
Рядів контейнерів у трюмах, шт	10/16
Осадка:
- повна, м	13
- конструктивна, м	15
Об'єм паливних цистерн:
- важке паливо (мазут), м3	8600
- дизельне паливо, м3	500
Рушій:
Матеріал	Нікель-алюміній-бронза
Проектант	Samsung/Mecklenburger Metallguss (MMG)
Кількість	1
Тип	Фіксованого кроку
Діаметр, мм	8900
Швидкість,об/хв	102
Обладнання для швартування:
Кількість	12
Виробник	Towimor
Тип	Електричні
Люкові кришки
Виробник	MacGregor
Тип	Плавучий затвор
Система пожежної сигналізації:
Виробник	Consilium
тип	CS4000
Система пожежогасіння
У вантажних приміщеннях	Розпилення води (у першому відсіку - CO2)
У машинному відділенні	CO2



Рис. 1 Загальний вигляд судна Maersk Algol

1.2 Опис енергетичної установки

На контейнеровозі Maersk Algol кормове розташування машинного відділення (рис.2). Встановлено 1 головний малообертовий 12ти циліндровий двигун Wartsila 12RT-flex96C, потужністю 68 640кВт та швидкістю обертання 102 об/хв., побудований Doosan. Головний двигун забезпечує швидкість 25,5 вузлів при 85% навантаження. Він передає потужність на гвинт, діаметром 8900мм, розроблений Samsung.

Потребі в електроенергії на судні забезпечуються 4 дизельгенераторами, у який використані двигуни Wartsila 6L32, потужність 2800кВт кожний, та швидкістю обертання 720 об/хв..

Основні характеристики обладнання наведено у табл.2.[1].

У СЕУ контейнеровоза використані наступні системи: паливна, масляна, баластна, система охолодження, система стисненого повітря, повітропостачальна, газовідвідна, водопостачальна, конденсатно-живильна, парова.

Таблиця 2 Загальна характеристика СЕУ

Назва характеристики	Значення
Головний двигун:
Кількість	1
Проектант	Wartsila
Модель	12RT-flex96C
Виробник	Doosan Engine Co
Номінальна потужність, кВт	68 640
Тип палива	HFO
Добова витрата палива, т/добу	231,4
Дизель-генератор:
Кількість	4
Виробник двигуна/модель	Wartsila 6L32
Тип палива	HFO
Номінальна потужність, кВт	2800
Частота обертання дизеля, об/хв	720
Котел допоміжний:
Кількість	1
Паропродуктивність, кг/год	4 000
Тиск пари, кг/см2	6
Опріснювальна установка:
Кількість	1
Марка ОУ	Д5М
Продуктивність, т/добу	140

Призначенням паливної системи є приймання, зберігання, видавання, перекачування, очищення, підігрівання та підведення палива до дизельних двигунів та котлів.

Масляна система забезпечує процеси приймання, видавання, зберігання, очищення та подавання масла для змащування й охолодження машин та механізмів.

Система охолодження призначена для підведення води на охолодження механізмів, пристроїв, робочих середовищ у теплообмінних апаратах СЕУ.

Система стисненого повітря забезпечує СЕУ та судно стисненням повітрям необхідних параметрів для пуску й реверса головних дизелів, пуску допоміжних двигунів, роботи систем автоматики і керування, продувки кінгстонів, господарських потреб.

Повітропостачальні системи очищають та подають до двигунів і котлів повітря, необхідне для спалювання палива та охолодження двигунів.

Газовідвідні системи відводять відпрацьовані гази від двигунів і котла

Конденсатно-живильна система призначена для відбирання конденсату з головного та допоміжних конденсаторів, приймання, видавання, зберігання і подавання живильної води.

Парові системи забезпечують підведення та відведення перегрітої або насиченої пари [2].

2. Опис системи

2.1 Вимоги Регістра, що пред'являють до системи

Згідно з вимогами регістру розташування осушувальних трубопроводів, а також їх приймальних відростків повинно бути таким, щоб забезпечувалася можливість осушення будь-якого водонепроникного відсіку будь-яким з насосів. Осушення приміщень, не підключених до осушувальної системи, повинно здійснюватися відведенням в осушувані приміщення або ручними насосами. Також, на кожному самохідному судні слід встановлювати не менше двох осушувальних насосів з механічним приводом.

Осушувальні відцентрові насоси повинні бути самовсмоктуючими, або система повинна обладнуватися повітровідсмоктуючим пристроєм. Повинні бути передбачені прилади для вимірювання тиску всмоктування і тиску нагнітання кожного осушувального насоса.

Кожен тунель валопровода повинен осушуватися відростком, розташованим у кормовій частині тунелю. У необхідних випадках додаткові осушувальні відростки слід передбачати в носовій частині тунелю. Засоби осушення повинні бути такими, щоб під час їх роботи інші системи відповідального призначення, включаючи водопожарну і осушувальну системи, залишалися б працездатними і готовими до негайного використання.

Система повинна бути влаштована так, щоб була відсутня можливість надходження забортної води всередину судна, а так само води з одного водонепроникного відсіку в інший у разі розриву труби або іншого її пошкодження в будь-якому іншому відсіку внаслідок зіткнення або посадки на мілину. Для цього приймальні клапани відкритих решт осушувальних трубопроводів, що приєднуються безпосередньо до коробок, повинні бути неповоротного типу. Якщо є тільки одна загальна система трубопроводів для всіх насосів, то повинна бути передбачена можливість управління необхідними клапанами, що обслуговують прийомні патрубки, з ділянок, розташованих вище палуби перебірок. Допускаються також інші еквівалентні пристрої.

Будь-які сухі приміщення або коффердама об'ємом більше 0,1 % від максимального об'ємного водотоннажності судна, за винятком ланцюгового ящика, повністю або частково розташовані перед носовою вантажним трюмом, повинні бути обладнані датчиками надходження води, що подають звуковий і світловий сигнали при рівні води над палубою приміщення в 0,1 м.

Баластні цистерни, розташовані в ніс від таранної перебірки, повинні бути обладнані АПС з датчиками про заповнення їх до рівня 10 % від місткості цистерни. АПС цих цистерн може бути відключена при прийомі в них баласту. Осушення ланцюгових ящиків і шкіперські може здійснюватися ручними насосами, водяними ежекторами або іншими засобами.

Осушення приміщень рульових машин та інших відсіків, розташованих над ахтерпіком, може здійснюватися ручними насосами або водяними ежекторами, а також за допомогою стічних труб, виведених в льяла тунелю валопровода або машинного відділення. Стічні труби повинні забезпечуватися легкодоступними самозапорними клапанами і внутрішній діаметр їх повинен бути не менше 39 мм.

У кожному вантажному приміщенні з подвійним дном, що створює бортові льяла, має встановлюватися з кожного борту, як мінімум, по одному приймальному відростку в кормовій частині трюму.

Якщо в межах вантажного приміщення є подвійне дно, що тягнеться по всій його ширині, то з обох бортів слід передбачати по одному стічних колодязів, розташованому в кормовій частині трюму.

Приймальні осушувальні відростки повинні забезпечуватися прийомними коробками або сітками з отворами розміром 8-10 мм. Сумарна площа перерізу отворів повинна бути не менше подвійної площі прохідного перерізу даного відростка. Коробки та сітки повинні бути з'ємними або повинна забезпечуватися їх чистка без розбирання приймального відростка.

У вантажних приміщеннях судів для навалочних вантажів осушувальна система повинна мати таку конструкцію, щоб при перевезенні сипучих вантажів вона зберігала свою працездатність.

Машинне і котельне відділення, розташовані в загальному відсіку, що має на всьому протязі подвійне дно, що утворить льяла або тягнеться до бортів, повинні мати у відсіку з кожного борту у переборок два приймальні відростка, один з яких слід приєднувати безпосередньо до незалежного осушувальної насосу.

Якщо машинне відділення розташоване у кормовій частині судна, приймальні відростки повинні встановлюватися з обох бортів в носовій частині цього відділення. При цьому залежно від форми обводів в кормовій частині за погодженням з Регістром повинні встановлюватися один або два приймальних відростка. На прийомних відростках осушення машинних відділень і тунелів повинні встановлюватися грязьові коробки, до яких забезпечено безперешкодний доступ. Труби між грязьовими коробками і льялами повинні бути по можливості прямими. На нижніх кінцях цих труб не повинні встановлюватися приймачі з сітками. Грязьові коробки повинні мати кришки, які легко відчиняються [3].

2.2 Опис системи, її розміщення на судні

Під час експлуатації судна в його корпусі поступово накопичується певна кількість води. Вона може потрапляти через відсутність щільності у з'єднаннях труб і арматури, через сальники насосів і дейдвудної труби, з'являтися в наслідок конденсації водяних парів і незначних протікань корпусу судна, тощо. Для її видалення з корпусу призначена осушувальна система, за допомогою якої осушують вантажні трюми, машинне відділення, цепні ящики і інші відсіки, в яких може накопичуватися вода [4]. Осушувальну систему для не великих суден зазвичай виконують за централізованим принципом. На рис. 2 зображена схема осушувальної системи на контейнеровозі Maersk Algol.

3. Комплектація системи основним обладнанням

3.1 Вибір та обґрунтування основних параметрів системи

Визначаємо діаметри всмоктуючої магістралі і відгалужень.

де L,B,D - довжина, ширина і висота борту судна, відповідно.

Діаметр відгалужень у вантажних трюмах:

де l - довжина відсіку, що осушують, виміряна по його дну. Приймаємо діаметр всмоктуючої магістралі 315 мм, відгалужень - 110мм.

3.2 Підбір і опис арматури, шляхових з'єднань опор, їх матеріалів згідно з діючим стандартом

У системі використано приймальну сітку, дистанційний незворотній запірний клапан, запірний клапан, трьохходовий клапан, незворотньо-запірний бортовий клапан. На рис. 3 зображено незворотньо-запірний клапан.

Рисунок 3 Безповоротньо-запірний клапан

Незворотно-запірні клапани застосовують в тих випадках, коли необхідно забезпечити односторонній рух рідини і повністю перекрити трубопровід. У корпусі 1 клапана розташовані тарілка 6 і шпиндель 5, які не з'єднані між собою. Шпиндель хвостовиком вільно входить у вертикальне отвір, зроблене в тарілці. Таким чином, якщо обертанням маховика 3 підняти шпиндель, то тарілка буде працювати автоматично, як у неповоротного клапана, забезпечуючи односторонній рух рідини. Для перекривання трубопроводу обертанням маховика опускають шпиндель і притискають їм тарілку до сідла клапана, як показано на малюнку. Герметичність місця проходушпинделя через кришку 2 корпусу клапана забезпечується сальником 4.[5]

Брудозахисні елементи (приймачі) осушувальної системи показані на рис. 4. Прийомні сітки виконують розбірної конструкції (рис.4, а), що складаються з двох половин і закріплюються на трубі за допомогою двох болтів 2 і гайок 3. Сітки мають отвори діаметром 8-Ю мм при загальній площі їх не менше подвійної площі прохідного перерізу приймального відгалуження В корпусі 1 грязьової коробки (рис. 4, б) знаходиться решітка 2. Коробку очищають через отвір, що закривається кришкою 3, забезпеченою римом 4. Як приймальні сітки, так і грязьові коробки слід розміщувати в місцях, доступних для огляду та очищення.

Рисунок 4 Брудозахисні елементи осушувальної системи. а)приймальна сітка, б) грязьова коробка кутового типу.

Вибір матеріалу і способу виготовлення труб зумовлено параметрами робочої середи. Магістральні трубопроводи у відсіках виконані з поліетиленових труб, в машинному відділенні - з алюмінієво-магнієвих.

При монтажі трубопроводів на судні доводиться з'єднувати труби між собою, а також з арматурою, механізмами та іншим обладнанням. Для цього використовують з'єднувальні деталі, які зазвичай називають шляховими з'єднаннями. З'єднання труб бувають роз'ємними і нероз'ємним. До роз'ємним відносять: фланцеві, штуцерно-торцеві, фітингові і дюрітові сполуки, а до нероз'ємних - зварні та паяні. У суднових системах головним чином застосовують роз'ємні з'єднання. Вони дозволяють під час експлуатації та ремонту системи розбирати і збирати трубопровід. Нероз'ємні з'єднання набули поширення на ділянках трубопроводів, розташованих у важкодоступних місцях і не потребують розбирання в звичайних умовах роботи системи. [6]

3.3 Гідравлічний розрахунок ділянки системи

Гідравлічний розрахунок проводиться з метою визначення основних параметрів трубопроводів і витрат тиску при протіканні через них рідин. Ці величини необхідні при виконанні робочих креслень елементів трубопроводів систем і при виборі арматури і механізмів для перекачування робочої середи. [7]

Cпочатку приймаємо для установки в осушувальній системі 2 насоси НЦВ-630/40, подачею 630 м³/год і напором 40 м. Гідравлічний розрахунок виконано для найбільш віддаленого від насоса відгалуження системи. Розрахункову схему наведено на рис.3

Результати гідравлічних розрахунків при подачі Q=80, 100 та 120% наведено у табл.3-5

Таблиця 3 Гідравлічний розрахунок системи при подачі Q=100%

№	Параметр	Розрахункова формула	Ділянка
			1-2	2-3	3-4
1	Подача, Q, м3/с		0,1750	0,1750	0,1750
2	Температура води, t, oC		20	20	20
3	Густина води, с, кг/м3		1025	1025	1025
4	Коефіцієнт кінематичної в'язкості, х, м2/с		1,004*10-6	1,004*10-6	1,004*10-6
5	Діаметр, dy, м		0,110	0,315	0,315
6	Довжина вертикальної ділянки, Дz, м	Дz=zi-zi-1	2	-3,7	0,0
7	Статична складова, Hст, м.вод.ст	Hст=Дzсg10-3	1,79	-3,72	0,0
8	Довжина ділянки трубопроводу, l, м		6	225	23
9	Абсолютна шорсткість, Д, мм		0,15	0,15	0,15
10	Уточнення швидкості, V, м/с		18,424	2,247	2,247
11	Число Рейнольдса, Re	Re=Vd/х	2018562	704895	704895
12	Коефіцієент динамічного тертя, л	л=f(Re)	0,1189	0,0914	0,0914
13	Сума коефіцієнтів динамічного тертя, ?о	Табл..5	5,35	20,6	7,8
14	Місцеві втрати напору, Нмісц, м.вод.ст		0,950	5,438	2,059
15	Витрати напору через тертя, Нтр, м.вод.ст		1,151	15,663	1,761
16	Сумарні витрати	Нсум=Нтер+Нст+Нмісц	3,893	17,384	3,820

Таблиця 4 Гідравлічний розрахунок системи при подачі Q=80%

№	Параметр	Розрахункова формула	Ділянка
			1-2	2-3	3-4
1	Подача, Q, м3/с		0,140	0,140	0,140
2	Температура води, t, oC		20	20	20
3	Густина води, с, кг/м3		1025	1025	1025
4	Коефіцієнт кінематичної в'язкості, х, м2/с		1,004*10-6	1,004*10-6	1,004*10-6
5	Діаметр, dy, м		0,110	0,315	0,315
6	Довжина вертикальної ділянки, Дz, м	Дz=zi-zi-1	2	-3,7	0,0
7	Статична складова, Hст, м.вод.ст	Hст=Дzсg10-3	1,79	-3,72	0,0
8	Довжина ділянки трубопроводу, l, м		6	225	23
9	Абсолютна шорсткість, Д, мм		0,15	0,15	0,15
10	Уточнення швидкості, V, м/с		14,739	1,797	1,797
11	Число Рейнольдса, Re	Re=Vd/х	1614849	563916	563916
12	Коефіцієент динамічного тертя, л	л=f(Re)	0,1189	0,0914	0,0914
13	Сума коефіцієнтів динамічного тертя, ?о	Табл..5	5,35	20,6	7,8
14	Місцеві втрати напору, Нмісц, м.вод.ст		0,608	3,480	1,318
15	Витрати напору через тертя, Нтр, м.вод.ст		0,737	11,027	1,127
16	Сумарні витрати	Нсум=Нтер+Нст+Нмісц	3,353	10,790	2,445

Таблиця 5 Гідравлічний розрахунок системи при подачі Q=100%

№	Параметр	Розрахункова формула	Ділянка
			1-2	2-3	3-4
1	Подача, Q, м3/с		0,210	0,210	0,210
2	Температура води, t, oC		20	20	20
3	Густина води, с, кг/м3		1025	1025	1025
4	Коефіцієнт кінематичної в'язкості, х, м2/с		1,004*10-6	1,004*10-6	1,004*10-6
5	Діаметр, dy, м		0,110	0,315	0,315
6	Довжина вертикальної ділянки, Дz, м	Дz=zi-zi-1	2	-3,7	0,0
7	Статична складова, Hст, м.вод.ст	Hст=Дzсg10-3	1,79	-3,72	0,0
8	Довжина ділянки трубопроводу, l, м		6	225	23
9	Абсолютна шорсткість, Д, мм		0,15	0,15	0,15
10	Уточнення швидкості, V, м/с		22,109	2,696	2,696
11	Число Рейнольдса, Re	Re=Vd/х	2422274	845873	845873
12	Коефіцієент динамічного тертя, л	л=f(Re)	0,1189	0,0914	0,0914
13	Сума коефіцієнтів динамічного тертя, ?о	Табл..5	5,35	20,6	7,8
14	Місцеві втрати напору, Нмісц, м.вод.ст		1,368	7,831	2,965
15	Витрати напору через тертя, Нтр, м.вод.ст		1,105	22,555	2,536
16	Сумарні витрати	Нсум=Нтер+Нст+Нмісц	4,481	26,669	5,501



Рисунок 3 Схема розрахункової ділянки осушувальної системи: 1 - приймальна сітка, 2 - відгалуження (всмоктуючий трубопровід), 3 - дистанційний незворотньо-запірний клапан, 4 - магістральний трубопровід, 5 - запірний клапан, 6 - фільтр, 7 - осушувальний насос, 8 - датчик кількості нафти, 9 - трьохходовий клапан, 10 - незворотньо-запірний бортовий клапан.

Таблиця 5. Коефіцієнти місцевих опорів розрахункової ділянки

Ділянка	Місцеві опори, їх кількість	Коефіцієнти	Сумарний коефіцієнт місцевих опорів
1-2	Вхід у трубу з приймальною сіткою - 1	0,7	5,35
	Запірний клапан - 1	4,5
	Коліно під кутом 90о - 1	0,15
2-3	Трійник - 2	1,0	20,6
	Клапан незворотній - 1	4,5
	Клапан запірний - 1	3,8
	Фільтр - 1	11,3
3-4	Клапан запірний - 1	4,0	7,8
	Клапан трьохходовий - 1	3,5
	Коліно під кутом 90о - 2	0,3

Необхідно виконати перевірку роботи насосу на відсутність кавітації. Кавітація - це утворення розривів суцільності у тих місцях потоку, де тиск знижується до значення, що відповідає тиску насиченої пари при даній температурі рідини. В таких місцях відбувається швидке закипання рідини, до того ж бульбашки пару переносяться потоком у область більш високих тисків, де відбувається конденсація.

Процес конденсації відбувається миттєво, і навколишня рідина переміщується у утворені пустоти, що супроводжується сильними гідравлічними ударами і шумом. Якщо бульбашка пару у момент її повної конденсації знаходиться на поверхні потоку, що обмежує, то удар спрямовується на цю поверхню.

Кавітація в насосі призводить до утворення кавітаційної ерозії, що руйнує насос. У першу чергу кавітаційні руйнування виникають на зовнішній поверхні лопаті робочого колеса насосу, біля вхідної кромки.

Отже, аби попередити руйнування насосу від кавітації, необхідно виконати перевірку:

Умова виконується, отже можемо зробити висновок, що насос не кавітує

3.4 Підбір основного обладнання

Рисунок 5 Напірна характеристика насосу

Таблиця 4 Розрахунок напірних характеристик

Режим роботи, %	Сумарні витрати, Нн, м	Подача, Qн, м3/год
80	24,44	504
100	30,55	630
120	36,66	756

З формули знаходимо значення

За отриманим значенням коефіцієнту опору можемо знайти k_F=0,29 та визначити за допомогою нього площу отвору у шайбі.

де F₀ - площа отвору шайби, а F_ш - площа перетину трубопроводу. Отже, знаходимо з формули значення F₀:

Відповідно, d₀ = 170 мм.

судно осушувальний насос

4. Розрахунок трубопроводу на міцність

Товщина стінок металевих труб, які працюють під тиском повинна відповідати більшому за значень, отриманих за формулою:

мм

де мм

S₀ - теоретична товщина стінки, мм;

d - зовнішній діаметр труби, мм;

p - розрахунковий тиск;

ц - коефіцієнт надійності

b - прибавка, яка враховує фактичне зменшення товщини труби при згинанні, мм

у - припустиме нормальне навантаження, МПа

с - прибавка на корозію, мм

а - мінусовий виробничий допуск на товщину стінки труби, % (якщо використовуються труби без мінусового допуску, а=0).

5. Вибір конструктивного виконання і розрахунок відцентрового насосу

5.1 Основні параметри насоса

Приймається швидкість обертання електродвигуна змінного струму,передбаченого для безпосереднього приводу відцентрового насоса. З ряду швидкостей - 730, 960, 1450, 2900 об/хв обирається в першому наближенні число обертів n=1450об/хв таким чином, щоб коефіцієнт швидкохідності

n_S=об/хв,

відповідав би нормальному відцентровому насосу, у якого n_S =70…150.

Потужність, споживана насосом

кВт,

де - питома вага води, що дорівнює для прісної води 1000 кгс/мі;

- загальний ККД насоса, величина якого приймається у межах 0,6 0,75.

За прийнятою величиною n обчислюється відповідний їй крутний момент на валу насоса

Мкр=97500*96,66/1450=6499,44 кгссм.

Найменший діаметр вала насоса визначається за допустимої напруги кручення. Для вуглецевої сталі марки "Сталь 45" допустиму дотичну напругу [] можна обирати 300…400 кгс / см І. Приймаємо []=350кгс/см²

Найменший діаметр вала

см.

Отримана величина округляється у більшу сторону, отримуємо d=5см

5.2 Розрахунок робочого колеса

Геометричні розрахункові величини наведені на схемі робочого колеса насоса з одностороннім підводом рідини.

Діаметр втулки робочого колеса встановлюється конструктивно d_ВТ=(1,21,6) d=5*1,6=8,0см.

Діаметр вхідного перерізу колеса насоса D₀=2r₀ знаходиться за швидкістю в цьому перерізі. Складова рівняння витрат.

,

де ₀ - об'ємний ККД насоса, рівний 0,9 0,95.

Рівняння розв'язується відносно шуканої величини.

м

де ₀ - швидкість, для води 2 м/с.

м/с

Розрахунок зі сторони виходу починається з визначення теоретичного напору насосу по гідравлічному КПД _г=0,850,95

H_т=H/_г=40/0,95=42,105 м

Колова швидкість на зовнішньому колі робочого колеса:

U₂ = м/с,

де К_u2 - коефіцієнт для відцентрового насоса з заниженим коефіцієнтом швидкохідності дорівнює 0,9.

Переходячи до побудови трикутника швидкостей рідини на виході з лопатевої решітки робочого колеса насоса, підраховуємо спочатку проекцію абсолютної швидкості на колову

_2u=gH_т/ U₂ =9,8*42,105=15,96 м/с

Задаючись кутом в₂ = 2930⁰, визначаємо висоту трикутника у вигляді радіальної швидкості

_2r=(U₂ - _2u)tgв₂=(25,855-15,96)tg29^о=5,482 м/с

Швидкість _2r повинна бути рівною швидкості у вхідному перерізі ₀ або дещо більшою. В даному випадку умову виконано. Можемо виконати побудову трикутників швидкостей (рис.8).

За швидкістю U₂ розраховуємо зовнішній діаметр робочого колеса насоса

D₂=60U₂/(n)=60*25,855/(3,14*1450)=0,341м



Рисунок 8 Трикутники швидкостей

Використовуючи відомі співвідношення у трикутнику швидкостей на виході, за допомогою розрахунку знаходимо відносну швидкість W_{2 і} абсолютна швидкість, а також кут ₂.

У трикутника швидкостей на вході в колесо приймаються 2 умови. Радіальна швидкість _1r=_2r и кут в₁в₂ . Або в₁= в₂ - (03⁰).

Колова швидкість лопатей насоса приблизно на середині вхідних кромок визначається за формулою:

U₁= _1r ctgв₁=5,481*ctg29^o=10,315м/с

Діаметр положення середніх точок вхідних кромок на меридіональному перерізі робочого колеса D₁ = 2r₁ , розраховуємо за залежністю:

D₁ = 60 U₁/(n)=60*10,315/(3,14*1450)=0,136м.

У нормального відцентрового насоса співвідношення D₂/ D₁2 і при h_s = 70150 повинно знаходитися у межах 3,01,5. До того ж повинно виходити D₁ D₀. У даному випадку D₂/ D₁=2,51, D₁ D_0, отже, умова виконується.

5.3 Розрахунок спірально-відливного каналу

Спирально-відливний канал або равлик, що охоплює робоче колесо насосу призначена для збирання рідини, яка виходить з колеса з абсолютною швидкістю ₂, и гальмування її до швидкості у вихідному патрубці, що приблизно дорівнює _2r. Тому середню швидкість у всіх поперечних перерізах спірального каналі приймаємо за допомогою залежності, _ск=(₂+_2r)/2.

На рис. 8 наведена конструктивна схема спірально-відливного каналу, яка побудована в масштабі. Спочатку креслимо два концентричні кола. Одне радіусом r₀, дає обриси вхідного перетину перед робочим колесом. Інша - радіусом r₃ = (1,031,05) r₂, характеризує розмір спірального нерухомого каналу на виході з робочого колеса з урахуванням необхідного зазору.

Рисунок 9 Спірально-відливний канал насоса

Потім коло радіуса r₃ ділимо, на вісім рівних частин для побудови восьми поперечних перерізів равлика.

Площі поперечних перерізів в порядку нумерації від 0 до 8 відповідно будуть дорівнювати

F₀=0

F₁=Q/(36008_ск)= 0,00082 м²

F₂=2Q/(36008_ск)= 0,001642 м²

F₃=3Q/(36008_ск)= 0,002464 м²

F₄=4Q/(36008_ск)= 0,003285 м²

F₅=5Q/(36008_ск)= 0,004106 м²

F₆=6Q/(36008_ск)= 0,004927 м²

F₇=7Q/(36008_ск)= 0,005749 м²

F₈=8Q/(36008_ск)= 0,006570 м²

Маючи відомості про площі перерізів можна побудувати їх геометричні обриси, що забезпечують плавний перехід від нульового перетину у вигляді лінії розміром b₂ до круглого перерізу в вихідному патрубку. Для спрощення всі перерізи приймаємо круглими і тоді радіус кожного з них розраховується (табл.4) за формулою

_i= , м,

де i - порядковий номер перетину.

Таблиця 4 Розрахунок радіусів поперечних перерізів

Номер перерізу	i, м
0	0,0162
1	0,0229
2	0,0280
3	0,0323
4	0,0362
5	0,0396
6	0,0428
7	0,0457
8	0,0162

Накресливши тонкими лініями, круглі перерізи равлика, їх огинають контурною лінією, яка дає обриси спірально-відливної каналу до кінцевого восьмого перетину, до якого додається дифузор.

В дифузорі відбувається гальмування рідини від середньої швидкості _ск до швидкості _2r у вихідному патрубку, розмір якого обчислюється звичайним чином за рівнянням витрат.

Щоб уникнути відриву потоку рідини від стінок дифузора його розкриття не повинно перевищувати 8° на кожну сторону.

Висновок

Під час виконання курсової роботи розрахували осушувальну систему для контейнеровоза Maersk Algol та окремих її елементів. Виконали опис судна і його енергетичної установки, описали систему, комплектували її основним обладнанням, виконали гідравлічний розрахунок, розрахували трубопровід на міцність і компенсацію теплових деформацій, обрали конструктивне виконання і розрахували відцентровий насос.

Список використаної літератури

1. Significant Ships of 2008. Printed in Wales by Pensord Press, Tram Road, Pontllfraith, Blackwood, Gwent NP12 2YA.- 114 с.

2. Горбов В.М. Енциклопедія суднової енергетики: підручник/ В.М. Горбов. - Миколаїв: НУК, 2010. - 624 с

3. Правила классификации и постройки морских судов. Том 2. 15-е издание, Санкт-Петербург, 2012

4. Г.А. Артемов, В.П. Волошин, А.Я. Шквар, В.П. Шостак: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. И доп. - Л.: Судостроение, 1990.-376 с.

5. Суднова енергетика та Світовий океан: Підручник / В.М. Горбов, І.О. Ратушняк, Є.І. Трушляков, О.К. Чередніченко; За ред. В.М. Горбова. - Миколаїв: НУК, 2007. - 596 с.

6. «Юнитех Марин», г.Владивосток. Морское оборудование и запасные части

7. Артемов Г.А., Горбов В.М. Суднові енергетичні установки: Навчальний посібник. - Миколаїв: УДМТУ, 2002.- 356 с.

Размещено на Allbest.ru

...