Поверочный расчет судовой водоопреснительной установки типа "Д"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

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 Определение параметров вторичного пара

3.2 Расчет производительности установки на заданном режиме эксплуатации

3.3 Расчет параметров работы конденсатора

3.4 Определение мощности насосов, обсуживающих ВОУ типа "Д"

4. Анализ расчетного режима эксплуатации водоопреснительной установки типа "Д"

5. Эксплуатация ВОУ (подготовка к действию, ввод в действие, обслуживание во время работы, остановка, причины снижения производительности)

Список литературы



Введение

Эксплуатация судна невозможна без использования пресной воды в технических целях и для бытовых нужд экипажа. Целесообразность получения пресной воды на судах подтверждается экономичностью этого варианта в сравнении с приобретением ее в портах захода, в количествах, достаточных для длительного плавания. Следует учесть, что среднемировые цены на пресную воду в морских портах по данным фирмы "Альфа Лаваль" составляет примерно 6 долларов за тонну (1995 г.). Значительна и разница в ценах: в порту Сан-Франциско (США) 0,25 долл/т и в порту Барселона (Испания) 28 долл/т. Эксперты этой же фирмы оценивают повышение стоимости воды к 2005 году примерно в 3 раза. В учебных изданиях /1, 2, 3/, имеющихся в библиотечных фондах НГМА, представлены сведения о методах опреснения морской воды, классифицированы типы судовых ВОУ, приводятся принципиальные схемы их работы. Можно отметить, что наибольшее развитие в настоящее время получили стационарные ВОУ, комплексы-гиганты, имеющие суточную производительность в сотни тысяч тонн. Такие установки строятся и работают во многих странах, где остро ощутим недостаток пресных природных вод. Метод опреснения морских (минерализованных) вод дистилляцией имеет ряд преимуществ в сравнении с электродиализом, обратным осмосом и другими. Соответствующими достоинствами обладают дистилляционные установки:

- простота конструкции и надежность в эксплуатации;

- хорошее качество получаемой пресной воды (содержание хлоридов не превышает 8 мг/л);

- сравнительно низкая стоимость получаемой воды.

Наиболее широкое применение на морских судах получили утилизационные вакуумные водоопреснительные установки отечественного производства типа "Д", а также зарубежных фирм "Атлас" "Эксцельсиор Верке", "Нирекс" и др.

1. Сравнительный анализ различных типов водоопреснительных установок

Схема водоопреснительной установки "Атлас" приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема водоопреснительной установки "Атлас"

Она состоит из испарителя 11 и конденсатора 6, скомпонованных в одном корпусе. Поверхность испарителя образована трубками диаметром 19 мм. Греющая вода от двигателя подводится снаружи поверхности трубок, а внутри их проходит кипение морской воды. Образовавшийся пар проходит через сепаратор и поступает в конденсатор. Питание испарителя обеспечивается насосом 8 через расходомер 10. Часть воды от насоса 8 поступает на эжектор 7, с помощью которого поддерживается вакуум в конденсаторе. Рассол из испарителя через сливную трубу поступает в насос 9 и удаляется за борт. Образовавшийся дистиллят через расходомер насосом 12 отводится в танк. В случае засоления дистиллята соленомер 13 через электромагнитный клапан 14 направляет его обратно в испаритель. Циркуляция забортной охлаждающей воды для конденсатора обеспечивается насосом 16. Греющая вода, являющаяся охлаждающей водой главного двигателя 1, прокачивается также через охладитель 3; ее температура регулируется терморегулятором 2. Забортная вода насосом 16 прокачивается через воздухоохладитель 5, маслоохладитель 4 и охладитель пресной воды 3.

Основные параметры работы испарителей "Атлас":

Температура кипения, °С 38

Вакуум, % 93,4

Температура греющей воды, °С 60-65

Температура питательной воды, °С 28-30

Коэффициент продувания 2-3.

Рис. 2. Схема водоопреснительной установки "Нирекс"

Схема водоопреснительной установки "Нирекс" с теплообменниками пластинчатого типа "Де Лаваль" показана на рис. 2. Полости конденсатора 6 и испарителя 4 образованы параллельно расположенными пластинами, однако в испарителе полости соединены между собой последовательно, а в секции конденсатора - параллельно. Вода в испаритель подается по трубопроводу 1 через ротаметр 2, а греющая вода к испарителю 4 подводится и отводится по трубопроводам 3.

Образовавшаяся пароводяная смесь из испарителя поступает в сепаратор 5, где отделяются капельки воды от пара и неиспарившийся рассол эжектором 13 удаляется за борт. Рабочую воду на эжектор подает сдвоенный электроприводной насос 14. Дистиллят и воздух удаляются гидравлическим эжектором 12, рабочей водой для которого служит дистиллят от насоса 10.

Воздух и дистиллят подаются в бачок - воздухоохладитель 11, откуда воздух отводится в атмосферу. Приготовляемый в установке дистиллят поступает к насосу 10 из бачка через сливную трубу; часть дистиллята через расходомер 9, соленомер 8 и электромагнитный клапан 7 подается в цистерну. Коэффициент продувания составляет 4-5, содержание хлоридов в дистилляте - 6-9 мг/л. Подача пяти моделей такого ряда испарителей "Нирекс" составляет 2-10 т/сут.

Рис. 3. Схема водоопреснительной установки "Нирекс" с камерами испарения бесповерхностного типа

Для получения большого количества дистиллята применяют испарительные установки "Нирекс" с камерами испарения бесповерхностного типа, циркуляционным контуром рассола и конденсатором смесительного типа (рис. 3).

Установка состоит из двух пластинчатых теплообменников: подогревателя 2, греющая вода к которому подводится по трубопроводу /, и охладителя дистиллята 6. Правая секция циркуляционного насоса принимает рассол из камеры испарения 3 и подает через подогреватель 2 в камеру рассола. Неиспарившийся рассол вновь поступает на подогреватель. Пар из испарителя проходит через сепаратор 4, где от него отделяются капельки влаги, и далее в конденсатор 5 смесительного типа. Продувание части рассола за борт осуществляется насосом 15 по трубопроводу 9. Питание установки обеспечивается подогретой забортной водой после охладителя 6 через расходомер 12. В конденсаторе 5 вторичный пар смешивается со струйками конденсата, вытекающего через отверстия в днище расположенного сверху бачка и конденсируется. Из сборника конденсатора дистиллят забирается левой секцией дистиллятного насоса J4, прокачивается через пластинчатый охладитель 6 и снова поступает в конденсатор. Полученный дистиллят сливается через переливную трубу, забирается насосом 14 и подается через расходомер 12 в танк. Соленость полученной воды контролируется соленомером 11, при увеличении содержания хлор- ионов дистиллят через электромагнитный клапан 10 сбрасывается в льяла. Вакуум в опреснителе поддерживается водоструйным эжектором 13, рабочую воду для которого подает насос 8 по трубопроводу 7; одна из ступеней насоса (нижняя) служит для увеличения напора удаляемой за борт паровоздушной смеси.

За счет пластинчатых теплообменников испарители "Нирекс" имеют умеренные габаритные размеры.

2. Описание утилизационной вакуумной водоопреснительной установки типа "Д"

Схема установки типа "Д" дана на рис. 1. В верхней части корпуса из нержавеющей стали встроен двухходовой конденсатор 6.

Рис. 1. Схема утилизационной водоопреснительной установки типа "Д"

В средней части корпуса размещены сепаратор 7 жалюзийного типа и сварной медный отбойник 8.

В нижней цилиндрической части корпуса расположена вертикальная греющая батарея 12, образованная мельхиоровыми трубками, развальцованными в латунных трубных досках; внутри трубок происходит кипение морской воды. Греющая вода к испарителю подводится и отводится по трубам 3. Пар из трубок батареи 12 поступает в конденсатор 6, горизонтально расположенные трубки которого развальцованы в трубных досках из латуни. Вся подаваемая насосом 11 заборная вода проходит через конденсатор, где ее температура повышается. Часть воды после конденсатора поступает на питание испарителя через ротаметр (датчик расхода) 1.

Вся остальная вода используется в качестве рабочей среды в воздушно-рассольном эжекторе 9, предназначенном для удаления паровоздушной смеси из конденсатора и рассола из подогревателя по трубопроводу 10 за борт. За счет конденсации пара в конденсаторе и работы эжектора 9 в установке поддерживается глубокий вакуум. Дистиллят из конденсатора стекает в сборник 13, уровень в котором поддерживается поплавковым регулятором. Дистиллят из сборника 13 насосом 14 через расходомер 1 подается в цистерну. Часть дистиллята при этом проходит через соленомер 2. В случае засоления дистиллят через электромагнитный клапан 16 возвращается в испаритель. Реле давления 15 останавливает насос 14 в случае падения давления на его нагнетательной стороне; контроль режима работы установки осуществляется с помощью термометров, измеряющих температуру греющей воды на "входе в испаритель и выходе из него, а также температуру воды на выходе из конденсатора. Вакуум в установке контролируется по вакуумметру. На корпусе испарителя имеются два смотровых стекла. Кратковременная работа испарителя может быть обеспечена за счет подвода греющего пара по трубопроводу 5, конденсат при этом удаляется по трубопроводу 4. Коэффициент продувания установки равен 3, поэтому только четвертая часть воды в испарителе превращается в пар.



3. Поверочный расчет водоопреснительной установки типа "Д"

Исходные данные для расчета:

1. Температура греющей воды =68 °С.

2. Температура забортной воды = 4 °С.

3. Расход греющей воды = 80 м³/час.

4. Толщина слоя накипи= 0,1 мм.

5. Осадка судна = 5 м.

3.1 Определение параметров вторичного пара

1. Средняя температура греющей воды в испарителе, °С

где , єС - температура греющей воды на входе (из задания);

- температуры греющей воды на выходе из испарителя, єС,

где - величина охлаждения греющей воды в испарителе, = 6... 10 єС /1, 4/. Принимаем три значения = 6 єС; 8 єС; 10 єС.

Для выполнения последующих расчетов определяются три значения температуры при принятых (в пределах рекомендаций) трех значениях .

1. При =6 єС, t₁^"=68-6=62 єС, =0,5(68+62)=65 єС.

2. При =8 єС, t₁^"=68-8=60 єС, =0,5(68+60)=64 єС.

3. При =10 єС, t₁^"=68-10=58 єС, =0,5(68+58)=63 єС.

2.Средняя температура охлаждающей воды в конденсаторе, °С

,

где =4°С - температура охлаждающей воды на входе в конденсатор (из задания);

- то же, на выходе из конденсатора, єС; зависит от величины нагрева воды в конденсаторе = 4...8 єС /4,5/.

Здесь принимается одно значение.

.

Для выполнения последующих расчетов определяются одно значение температуры .

Примем =6 єС, тогда =4+6=10 єС.

Отсюда =0,5(4+10)=7 єС.

3. Температурный напор в конденсаторе, єС,

где и , - коэффициенты теплопередачи в конденсаторе и испарителе, Вт/(м ² град), согласно /5/ принимаем .

Определяются три значения величин .

1. Д t_k = (65+7)/(1+v2)=29,87 єС,

2. Д t_k = (64+7)/(1+v2)=29,46 єС,

3. Д t_k = (63+7)/(1+v2)=29,04 єС,

4. Температура вторичного пара в испарителе, °С

Определяются три значения величин .

1. =7+29,87=36,87°С.

2. =7+29,46=36,46°С.

3. =7+29,04=36,04°С.

5. Давление вторичного пара в испарителе , кПа.

Определяется как давление насыщенного пара при найденном значении П-1 (приложение 1) с применением метода интерполяции значений.

Определяются три значения величин

1. = 6,22 кПа.

2. = 6,09кПа.

3. = 5,92Кпа.

6. Теплота парообразования вторичного пара , кДж/кг определяется аналогично.

Определяются три значения величин .

1. =2413.8 кДж/кг.

2. =2414.1 кДж/кг.

3. =2416,4 кДж/кг.

3.2 Расчет производительности установки на заданном режиме эксплуатации

Расчет параметров работы испарителя:

1. Тепловая нагрузка испарителя, кДж/ч - по уравнению теплового баланса:

.

где - расход греющей воды, м³/ч (из задания);

, - плотность, кг/м³, и теплоемкость, кДж/(кг·град), греющей воды в испарителе при её средней температуре , определяется по табл. П-2 /1/.

Определяются три значения величин .

1. =80*980,4*4,189(68-62)=1971310кДж/ч.

2, =80*980,94*4,189(68-60)=2629860кДж/ч.

3. =80*981,48*4,189(68-58)=3289136кДж/ч.

2. Величина нагрева охлаждающей воды в конденсаторе, єС, - по уравнению теплового баланса конденсатора:

,

где - тепловая нагрузка конденсатора, кДж/ч,

,

- коэффициент использования тепла (0,95...0,97), принимаем =0,96;

Тогда 1. =0,96*1971310=1892458 кДж/ч.

2. =0,96*2629860=2524665 кДж/ч.

3. =0,96*3289136=3157570 кДж/ч.

- расход охлаждающей забортной воды, прокачиваемой через конденсатор, м³/ч. Определяется подачей насоса забортной воды НЦВ 100/30 и может быть принята равной (90...100 м ³ /ч) /4/, принимаем =95;

, - плотность, кг/м ³, и теплоемкость, кДж/(кг·град), охлаждающей воды в конденсаторе при заданной температуре определяется по табл. П-3 /1/.

Определяются три значения величин .

1. =1892458/(95*980,4*4,189)=4,85.

2. =2524665/(95*980,94*4,189)=6,47.

3. =3157570 /(95*981,48*4,189)=8.

3. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора, °С:

Определяются три значения величин .

1. =4+4,85=8,85 °С.

2. = 4+6,47=10,47 °С.

3. =4+8=12°С

4. Солесодержание рассола, ,г/л.

где - солесодержание забортной воды, г/л. =25...35 г/л. /1/

принимаем =30 г/л;

- коэффициент продувания ВОУ

где - количество удаляемого рассола, м³/ч;

- расход испаряемой воды, м³/ч (производительность установки).

Определяется одно значение температуры

=30(1+3)/3=40.

5. Температурная депрессия, єС - поправка, учитывающая повышение температуры кипения рассола по отношению к температуре насыщения вторичного пара:

.

Определяется одно значение температуры :

=40/80=0,5 єС.

6. Поправка, учитывающая среднее гидростатическое давление, кПа, при определении средней температуры кипящего рассола (по высоте его слоя):

,

где = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

= 0,5 - приведенный уровень кипящего рассола (расчетная высота);

- длина испарительных труб, м. Принимаем по табл. 2 /1/ =0,71м;

- плотность рассола, кг/м ³; Принимаем равной плотности забортной воды по /1/=1024 кг/м³.

Определяется одно значение температуры :

=0,5*9,81*0,5**1024/1000=2.511*=2,511*0,71=1,78кПа.

7. Среднее расчетное давление кипящего рассола с учетом величины , кПа.

Определяются три значения величин .

1. Р_р=6,22+1,78=8 кПа.

2. Р_р=6,09+1,78=7,87 кПа.

3. Р_р=5,92+1,78=7.7 кПа.

8. Разность температур, учитывающая гидростатический эффект, єС

где - температура насыщения, °С, соответствующая давлению ; определяется по табл. П-1 /1/.

Определяются три значения величин .

1. =41,5-36,87=4,63 °С.

2. =41.17-36,46=4,71 °С.

3. =40,25-36,04=4,21 °С.

9. Средняя расчетная температура кипящего рассола, °С.

Определяются три значения величин .

1. =36,87+0,5+4,63=42°С.

2. =36,46+0,5+4,71=41,5°С.

3. =36,04+0,5+4,21=40.75°С.

10. Средняя скорость греющей воды в межтрубном пространстве испарителя, м/с; определяется по уравнению неразрывности (сплошности) потока:

где - площадь живого сечения для прохода греющей воды, м ².

Принимаем =1,54*10^-2 м ² по /1/

Определяется одно значение скорости .

=80/(3600*1,54*10^-2)=1,44 м/с.

11. Критерий Рейнольдса для потока греющей воды, определяющий режим ее движения:

,

где =0,445/0.451/0.458*10-⁶ м ²/с, - кинематическая вязкость греющей воды, при ее средней температуре определяется по табл. П-2 /1/;

- наружный диаметр труб испарителя. Принимаем =0,014м по /1/.

Определяются три значения величин .

1.=1,44*0,014/(0,445*10-⁶) =45303.

2. =1,44*0,014/(0,451*10-⁶) =44700.

3. =1,44*0,014/(0,458*10-⁶) =44017.

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:

,

где =2,56 - критерий Прандтля, характеризующий физические параметры теплоносителя, определяется по табл. П-2 /1/.При этом может быть принято в силу незначительной разности температур жидкости и стенки трубы.

Определяются три значения величин .

1. =0,4*45303^0,6*2,56^0,36=0,4*621,8*1,4=348,8.

2. =0,4*44700^0,6*2,56^0,36=0,4*1,4*616,8=345,4.

3. =0,4*44017^0,6 *2,56^0,36=0,4*1,4*611=342,2.

13. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к трубам испарителя, Вт/(м²•град).

,

где =659/658/657 Вт/(м•град), - теплопроводность греющей воды, при ее средней температуре ,определяется по табл. П-2 /1/.

Определяются три значения величин .

1. =348,8*659/0,014=16418514.

2. =345,4*658/0,014=16233800.

3. =342,2*657/0,014=16058957.

14. Средняя температура стенки труб греющей батареи испарителя, єС

,

Определяются три значения величин .

1. =0,5(65+42)=53,5 єС.

2. =0,5(64+41,6)=52,8 єС.

3. =0,5(63+40,75) = 51,8 єС.

15. Средняя разность температур стенки труб и кипящего рассола, °С:

,

Определяются три значения величин .

1. =53,5-42=11,5 °С.

2. =52,8-41,6=11,2 °С.

3. =51,8-40,75=11,05 °С.

16. Коэффициент теплоотдачи от труб к кипящему рассолу, Вт/(м²•град):

,

где - среднее расчетное давление кипящего рассола, кПа.

Определяются три значения величин .

1. =25,5*(0,01*8)^0,58*11,5^2,33=25,5*0,23*296=1736,6.

2. =25,5*(0,01*7,87) ^0,58*11,2^2,33=25,5*0,22*278,4=1561,8.

3. =25,5*(0,01*7,7) ^0,58*11,05^2,33=25,5*0,22*269,8=1513,5.

17. Коэффициент теплопередачи от греющей воды к рассолу, Вт/(м ² град):

,

где , - толщина стенки трубы и накипи, м;

,

(0,014-0,012) определяем по табл. 2. /1/;

= 0,1мм из задания;

- коэффициент теплопроводности материала стенки трубы. Для медно-никелевого сплава (мельхиор) = 26...30 Вт/(м·град) /1/. Принимаем =28 Вт/(м·град)

- коэффициент теплопроводности накипи, =0,6... 1,0 Вт/(м•град) /1/. Принимаем =0,8 Вт/(м•град).

Определяются одно значение .

1. =1/(1/16418514+0,001/28+0,1/0,8+1/1736,6)=795 Вт/(м ² град).

2. =1/(1/16233800+0,001/28+0,1/0,8+1/1561,8)=799 Вт/(м ² град).

3. =1/(1/16058957+0,001/28+0,1/0,8+1/1513,5)=799 Вт/(м ² град).

18. Температурный напор в греющей батарее испарителя, °С - определяется как среднелогарифмическая разность температур теплоносителей:

Здесь значения температур охлаждающей (забортной) воды принимаются по п.2.

Определяются три значения величин .

1. =((68-8,85)-(62-42))/ln((68-8,85)/62-42))=30/ ln2,95=35.7 °С.

2. = ((68-10,47)-(60-41.67))/ln((68-10,47)/60-41.67))=39,2/ ln3.1=35.8 °С.

3. =((68-12)-(58-40,75))/ ln((68-12)/58-40,75))=38,75/ ln3.24=36.5 °С.

19. Тепловая нагрузка испарителя, кДж/ч, - по уравнению теплопередачи:

,

где - поверхность испарителя, м ². Определяется по табл.2 /1/ принимаем =25 м²

Определяются три значения величин:

1. =3,6*795*25*35,7=1286427 кДж/ч.

2. =3,6*25*799*35,8=2174378 кДж/ч.

3. =3,6*25*799*36,5=2824715 кДж/ч.

20. Расчетные значения температуры греющей воды на выходе из испарителя , °С, и тепловой нагрузки испарителя кДж/ч, определяются графическим способом.

3.3 Расчет параметров работы конденсатора

Уточненное (расчетное) значение величины нагрева охлаждающей воды в конденсаторе, °С:

,

где - расчетная величина тепловой нагрузки конденсатора кДж/ч

=0,99*2.3*10⁶ =2,27* 10⁶ кДж/ч.

Определяется одно значение температуры .

=2,27* 10⁶ /95*1024,4*3,934=5,93 °С.

Оценка производительности ВОУ по количеству испаряемой воды , м³/ч. Производим по уравнению теплового баланса испарителя:

,

где , - параметры питательной воды при ее температуре , значения их определяется по табл. П-3 /1/;

=4+5,93=9,93 °С.

Примечание. Значения температуры рассола и теплоты парообразования вторичного пара определяются из предыдущего расчета, зная расчетное охлаждение греющей воды в испарителе методом интерполяции.

,

=68-60,4=7,6 °С.

Определяется одно значение .

=2.3*10⁶ /1024,4*(4*3,934*(41,5-9,93)+2403)=0,79 м³/ч.

Скорость охлаждающей воды в трубах конденсатора, м/с:

,

где - число ходов конденсатора по охлаждающей воде;

для ВОУ типа ДУ = 2;

, - внутренний диаметр труб конденсатора, м, и их количество, определяется по табл. 2 /1/. Принимаем =0,013; =384.

Определяется одно значение скорости :

V_зв = 4*95*2/(3600*3,14*0,013²*384=1,04 м/с.

Коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м²·град):

,

где =4+0,5*5,93=7 єС.

Определяется одно значение коэффициента теплопередачи конденсатора .

К_к= 923*1,04^1/2*(7+17,8)^1/4=923*1,019*2,23=2098 Вт/(м²·град).

Расчетный температурный напор в конденсаторе, єС:

,

где - средняя расчетная температура греющей воды, єС;

=0,5*(68+60,4)=64,2 єС.

- коэффициент теплопередачи испарителя, определяется интерполяцией его значений, полученных в п. 17 в зависимости от величины . судовая водоопреснительная производительность конденсатор

Определяется одно значение расчетного температурного напора в конденсаторе =(64,2+7)/(1+(2098/799)^0,5)=27,3 єС.

Расчетные параметры вторичного пара в испарителе:

- температура, °С =4+5,93/2+27,3=34,2 °С.

- давление, = 5,4 кПа - определяется по табл. П-1 /1/ при .

Разность температур греющей воды и вторичного пара, єС:

.

Дt=64,2-34,2=30 єС.

Расчетные параметры вторичного пара и дистиллята в конденсаторе:

- давление вторичного пара, кПа:

.

Р_к=5,4-0,18=5,22кПа.

где Др - паровое сопротивление жалюзийного сепаратора и трубного пучка конденсатора, кПа;

Др = 0,15... 0,2 кПа /1/, принимаем Др =0,18кПа

- температура дистиллята =33,67 єС определяется по табл. П-1 /1/ при ;

- энтальпия дистиллята =140,98кДж/кг;

- энтальпия вторичного пара =2562,2кДж/кг;

- плотность дистиллята =993,24кг/м³ - по табл. П-2 при .

Кратность охлаждения (кратность циркуляции) конденсатора - отношение расхода охлаждающей воды к расходу конденсируемого пара:

=95/0,79=120.

Удельная тепловая нагрузка конденсатора, кДж/(м² ч),

=2,27*10⁶/26=87307 кДж/(м ² ч),

где - поверхность конденсатора, м ², определяем по табл. 2 /1/, принимаем =26 м².

Удельная паровая нагрузка конденсатора, кг/(м² ч),

.=0,79*993,24/26=30,2 кг/(м² ч).

Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе, °С, по уравнению теплового баланса конденсатора:

=0,79*993,24*(2562,2-140,98)/(95*1024,4* *3,934)=4,9°С.

3.4 Определение мощности насосов, обсуживающих ВОУ типа "Д"

Насос забортной воды:

1. Давление на всасывании, кПа. Давление на всасывании определяется величиной подпора (геометрической высотой всасывания ) и зависит от осадки судна. Из задания геометрической высотой всасывания - осадка судна =5 м. = 5 м. вод. ст. = 49 кПа.

2. Давление на нагнетании, кПа. Давление на нагнетании зависит от типа используемого насоса и его подпора; может быть определено по показаниям манометра на нагнетательном патрубке насоса, либо оценено по его номинальным (паспортным) параметрам. Для НЦВ 100/30 величинами составляет 3,0...3,5 кг/см ² (294...343 кПа). Принимаем =318 кПа.

3. Напор насоса, м:

= (318-49)*10³/(1024,4*9,81)=26,7 м.

4. Подача насоса, м³/с:

=1,2*95/3600=0,0316 м³/с.

5. Мощность насоса, кВт:

=9,81*1024,4*0,0316*26,7/800=10,6 кВт.

где - механический КПД насоса, = 0,85...0,95. Принимаем =0,8.

6. Мощность приводного электродвигателя, кВт:

.

где - КПД электродвигателя, = 0,85...0,90. Принимаем =0,85

N_эд=10,6/0,85=12,5кВт.

Дистиллятный насос.

1. Давление на всасывании, кПа.

Давление на всасывании определяется величиной вакуума в паровой полости конденсатора и может быть принято по показаниям вакуумметра (в кг/см ²), либо оценено величиной:

, кПа

=-101,3+5,22+4=-92кПа,

где - абсолютное давление в конденсаторе, кПа, (см. раздел 3.3, п.28)

2. Давление на нагнетании, кПа. Оценивается по манометру на выходе из насоса и имеет значение 2,5...3,0 кг/см² для штатного насоса типа НЦКГ 4/40. Принимаем = 2,7кгс/см² =264,7 кПа.

3. Напор насоса, м.

.

Н_д=(264,7-(-92))*10³/993,24/9,81=36,6 м.

где - плотность дистиллята (см. раздел 3.3, п.28).

4. Подача насоса, м/с.

.

Q_д=4*0,79/3600=0,00087 м/с,

где - количество испаряемой воды (см. раздел 3.3, п.22).

5. Мощность насоса, кВт.

,

N_д =9,81*993,24*0,00087*36,6/900=0,35 кВт.

где - механический КПД дистиллятного насоса, = 0,85...0,95.

Принимаем = 0,9.

6. Мощность приводного электродвигателя, кВт.

,

где - КПД электродвигателя, = 0,85...0,90. Принимаем = 0,8.

N_{э 2}=0,35/0,8=0,44 кВт.

Определяется расход электроэнергии на выработку 1 м ³ дистиллята, кВт• ч/м³:

= (12,5+0,44)/0,79=16,4 кВт.

где - энергозатраты СЭУ для работы утилизационных вакуумных ВОУ.



4. Анализ расчетного режима эксплуатации водоопреснительной установки типа "Д"

Для анализа работы водоопреснительной установки на расчетном режиме эксплуатации (в соответствии с данными уточненного расчета) сравним производительность установки при отсутствии накипи. Принимаем = 0, в этом случае:

- коэффициент теплопередачи от греющей воды к рассолу, Вт/(м² град):

,

определяются три значения величин :

1. =1/(1/16418514+0,001/28+1/1736,6)=773Вт/(м² град).

2. =1/(1/16233800+0,001/28+1/1561,8)=985Вт/(м² град).

3. =1/(1/16058957+0,001/28+1/1513,5)=1164Вт/(м² град).

- тепловая нагрузка испарителя, кДж/ч, - по уравнению теплопередачи:

,

определяются три значения величин :

4. =3,6*773*25*35,7=2485622 кДж/ч.

5. =3,6*25*985*35,8=3174456 кДж/ч.

6. =3,6*25*1164*36,5=3824702 кДж/ч.

- расчетные значения температуры греющей воды на выходе из испарителя , °С, и тепловой нагрузки испарителя кДж/ч, определяются графическим способом:

= 2.92*10⁶ кДж/ч, и =59.1°С.

- расчетная величина тепловой нагрузки конденсатора кДж/ч:

.

=0,99*2.92*10⁶ =2,9* 10⁶ кДж/ч.

- производительности ВОУ по количеству испаряемой воды , м³/ч.

=2.9*10⁶ /1024,4*(4*3,934*(41,5-9,93)+2403)=0,98 м³/ч.

Из приведенного расчета следует, что ВОУ, очищенная от накипи увеличивает свою производительность, поэтому во время работы установки необходимо периодически следить за образованием накипи в испарителе и конденсаторе, значениями вакуума в испарителе, работой насосов, производительностью испарителя, исправностью системы защиты от засоления дистиллята. При снижении производительности более чем на 20 % от спецификационной, необходимо принять меры для очистки нагреваемых элементов.



5. Эксплуатация ВОУ

Современные водоопреснительные установки выполняют автоматизированными. Ввод в действие и вывод из действия этих установок обычно производится вручную. Для регулирования и контроля режима работы установки снабжены необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами, средствами автоматизации и защиты. Для контроля режима питания и продувания на питательном трубопроводе испарителя устанавливаются расходомеры (ротаметры).

Для измерения солености и количества приготовляемого дистиллята применяют автоматически действующие соленомеры и суммирующие расходомеры (водомеры). Принцип действия соленомера основан на измерении электропроводности воды, изменяющейся в зависимости от содержания растворенных в ней солей и температуры.

Водоопреснительные установки снабжены системой сигнализации и защиты.

Основное требование к эксплуатации водоопреснительных установок-обеспечение их длительной эксплуатации в экономичном режиме без снижения подачи при надлежащем качестве приготовляемого дистиллята. Экономичность водоопреснительной установки зависит главным образом от ее тепловой схемы и схемы включения в общую тепловую схему энергетической установки судна.

Во время работы водоопреснительной установки необходимо систематически контролировать: давление и температуру греющей среды (пара или воды) и вторичного пара; режим питания и продувания; соленость рассола и приготовляемого дистиллята; температуру охлаждающей и питательной воды, рассола и дистиллята; уровня рассола получаемого пара. Эта разность, а также подача установки возрастают с увеличением средней температуры греющей воды (или температуры насыщения греющего пара) и с понижением давления в конденсаторе, когда соответственно снижается давление и температура вторичного пара.

Возрастание разности температур вызывает повышение влажности вторичного пара и увеличение солености приготовляемого дистиллята. Поэтому поддержание температурного режима и, в частности, разности температур - одно из важнейших условий нормальной работы водоопреснительной установки. Некоторое увеличение разности температур против расчетной допускается при наличии накипи на греющих элементах (для частичной компенсации снижения коэффициента теплопередачи и поддержания необходимой подачи установки до очистки от накипи).



Список литературы

1. Чура Н.Н. Анализ эксплуатационных режимов судовой водоопреснительной установки. Учебное пособие. - Новороссийск: НГМА, 2000.

2. Ермилов В.Г. Теплообменные аппараты и конденсационные установки. - Л.: Судостроение, 1974.

3. Башуров Б.П. Судовые водоопреснительные установки. - М.: Мортехинформреклама, 1988.

4. Павленко Б.А., Корнилов Э.В. Утилизационные водоопреснительные установки морских судов. - Одесса: Феникс, 2003.

5. Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций. РД 31.21.30-97 - СПб.: ЗАО "ЦНИИМФ", 1997.

6. А.Н. Скиба, М.Г. Мурашко Судовые вакуумные водоопреснительные установки и обслуживающие системы (устройство, эксплуатация и расчет): Учебное пособие. - Новороссийск: ФГОУ ВПО "МГА им. адм. Ф.Ф. Ушакова", 2006, 84 с.

Размещено на Allbest.ru

...