Menu
RSS


Как подбирают котел при проектировании судна

Как подбирают котел при проектировании судна

Морские котельные установки сегодня в основном используются для вспомогательных целей на морских судах. Это относится к судам, основной силовой установкой которых являются дизельные двигатели. В случае судов, где используются паровые турбины, котлы являются частью основной двигательной системы. В этой же статье хотелось бы уделить внимание именно первым, то есть тем, которые выполняют вспомогательные функции.

При проектировании судна, инженеры должны подобрать конкретный вид котла под конкретное судно. Это довольно сложный процесс, но в его основе лежат несколько основных принципов. Эти данные и формулы очень часто используются студентами в курсовых работах и дипломных проектах. И хотя сегодня проще заказать дипломную работу, и цены на них не так уж и кусаются, к примеру можно глянуть здесь - http://kursoviks.com.ua/ceny. Но тем не менее, всегда лучше понимать, что и откуда берется.

Выбор котла основывается на правильно подсчитанной паровой производительности. Для этого учитываются три основных требования:
1. Расход пара, который необходим для восполнения потерь тепла в танках.
2. Расход пара, для поднятия температуры топлива в танках.
3. Расход пара, необходимого для других потребностей.

1. Большинство морских судов, которые приводятся в движение дизельными двигателями, используют тяжелое топливо(мазут), которое хранится в топливных танках. Поскольку вязкость тяжелого топлива очень высока, то при низких температурах его текучесть уменьшается. Для перекачки этого топлива в отстойный танк, а затем и в расходной, вязкость должна поддерживаться на таком уровне, чтобы перекачка топлива не составляла проблем. Для этого топливные танки оборудованы паровыми подогревателями. Греющей средой в этих подогревателях является пар, который и производится вспомогательным котлом.
Во-первых, каждый танк отображается на общем монтажном чертеже с учетом того пространства, которое находится за переборками каждого танка. В зависимости от того, что находится за переборкой (машинное отделение, пустота, балластный танк, двойное дно и т.д.) фиксируется температура, которая будет воздействовать на переборку топливного танка.
Чтобы рассчитать, какой расход пара мы получим, чтобы поддерживать нужную температуру в каждом топливном танке, необходимо произвести ряд вычислений:
Потери тепла из танка переборке
Qb = U A (T2 - T1),
где 
Qb = потери тепла от переборки (W)
U = коэффициент передача тепла (Вт / м2 °С)
A = площадь переборки танка (м2)
Т2 = температура танка, которая будет поддерживаться (0 ° С)
Т1 = температура смежной среды переборки (0 ° С)                             

Потери тепла каждой из шести переборок вычисляются по этой формуле, а затем суммируются. В итоге получаем Qt = сумма потерь тепла от всех шести переборок танка.
Далее вычисляются потери из всех топливных танков, где планируется обогрев: Q1 = сумма потерь тепла из всех резервуаров.
Как известно, скорость теплопередачи, массовый расход пара может быть рассчитан по следующей формуле: 

ms = Q1 / ∆h,
где
ms = массовый расход пара (кг / с)
Q1 = расчётная теплопередача (кВт)
∆h = энтальпия капли пара (кДж / кг).

2. Мало того, что пар, нужен для компенсации потерь тепла от мазутных танков, но он также используется для нагрева мазута до требуемой температуры перед использованием в двигателе. Для этого, время (Т) в часах, требуется, чтобы нагреть топливо в каждом из танков, как правило, рассчитывается следующим образом:
∆T/t

Для Storage танков - 0,2 °С/час.
Для Service и Settling танков - 4 °С/час.
Все остальные танки - 1 °С/час.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры в мазутных танках может быть выражено следующим образом:
Q2 = m Cp ∆T/t,
где 
Q2 = средняя скорость теплопередачи (кВт)
m = масса мазута в танке (кг)
Cp = удельная теплоемкость жидкого топлива (кДж / кг ° С)
∆T = изменение температуры мазута
t = общее время, в течение которого происходит процесс нагрева (часы)

Как известно, массовый расход пара может быть рассчитан по следующей формуле:
ms = Q2 / ∆h,
где
ms = массовый расход пара (кг / с)
Q2 = тепло, необходимое для повышения температуры (кВт)
∆h = энтальпия капли пара (кДж / кг).

3. Пар также используется на судах для удовлетворения других потребностей отопления, некоторые из которых перечислены ниже:

  • для подогрева топлива и масла в сепараторах;
  • для подогрева топлива в бустерных модулях;
  • для предварительного подогрева охлаждающей воды главного двигателя;
  • для подогрева воды в калориферах.

Теплопотери на эти потребители рассчитываются индивидуально, а их сумма образует Q3 - количество тепла, необходимое для вторичных потребителей.

В итоге, суммируя все три составляющие расхода тепла, получаем общую требуемую тепловую мощность:
Q = Q1 + Q2 + Q3 (кВт)

Общий расход пара вычисляется по уже неоднократно использованной формуле:
ms = Q / ∆h.

Login to post comments
back to top
  • Facebook
  • Twitter
  • Google+
  • VK
  • RSS