Горбенко А.Н. Расчёт судовых насосов объёмного типа. Устройство и расчёт судовой водоопреснительной установки вакуумного типа - файл n3.doc

Горбенко А.Н. Расчёт судовых насосов объёмного типа. Устройство и расчёт судовой водоопреснительной установки вакуумного типа
скачать (482.2 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc477kb.21.02.2009 13:03скачать
n2.xls50kb.22.02.2009 11:01скачать
n3.doc183kb.22.02.2009 12:04скачать
n4.doc475kb.20.10.2009 14:11скачать
n5.docx21kb.05.10.2009 14:17скачать

n3.doc

Керченский государственный морской технологический университет

Кафедра судовых энергетических установок


Расчетно-графическое задание

по курсу «Судовые вспомогательные системы и механизмы и подъёмо-транспортные механизмы»


Расчёт водоопреснительной установки

Выполнил: студент группы ДСМ-3

Ищенко Ю.А.

Проверил: преподаватель

Горбенко А.Н.


Керчь – 2008 г.

Содержание:
Задание………………………………………………………………………………… лист 2

I. Тепловой расчет водоопреснительной установки………………………………... лист 6

  1. Расчет питания и продувания испарителя…………………………………... лист 3

  2. Тепловой расчёт испарителя…………………………………………………. лист 5

2.1. Температура рассола……………………………………………………... лист 3

2.2. Количество тепла, необходимое для нагрева и испарения рассола…... лист 3

2.3. Площадь поверхности теплообмена в испарителе……………………... лист 3

2.4. Количество труб теплообмена в испарителе…………………………... лист 4

2.5. Необходимый расход греющей воды…………………………………… лист 5

3.Тепловой расчет конденсатора………………………………………………… лист 6

3.1. Тепловая мощность конденсатора…………………………………….... лист 5

3.2. Необходимый расход охлаждающей забортной воды………………… лист 5

3.3. Проверка условия обеспечения конденсирования пара………………. лист 5

3.4. Площадь теплообмена в конденсаторе………………………………… лист 5

II. Описание принципиальной схемы водоопреснительной установки…………… лист 7

III. Основные особенности эксплуатации водоопреснительной установки………..лист 8

1. Запуск и остановка водопреснительной установки………………………….. лист 7

  1. Характерные неисправности и их причины…………………………….. …...лист 8

Список использованной литературы................................................................лист 9

Задание
I. Выполнить тепловой расчет водоопреснительной установки с параметрами:

производительность G2=200 кг/ч = 0,056 кг/с

давление вторичного пара Р2= 7 кПа = 0,007 МПа

соленость забортной воды S0=3400 оБр

температура забортной воды tW1=13 oC

температуры греющей пресной воды tГ1=65 оС, tГ2=55 оС

II. Изучить и привести описание принципиальной схемы водоопреснительной установки.

III. Изучить основные особенности эксплуатации водоопреснительной установки:

  1. Порядок запуска и остановки

  2. Характерные неисправности и их причины


  1. Тепловой расчет водоопреснительной установки


Методика теплового расчета водоопреснительной установки приведена в – [1, стр 264 – 272.]

1. Расчет питания и продувания испарителя.

В данном разделе требуется определить Go, Sp, Gпр.

Go определяем по формуле Go=G2(1+). = 3ч4. Принимаем  = 4.

Go=200 кг/час*(1+4)=1000 кг/час = 0,278 кг/с

Зная Go определим Gпр:

Gпр= Go – G2 = 1000 кг/час – 200 кг/час = 800 кг/час = 0,222 кг/с

По найденным параметрам найдём солёность рассола Sp:

Sp= Sо(Go/ Gпр)

Sp=3400 оБр(1000/800) = 4250 оБр
2. Тепловой расчёт испарителя.

В данном разделе требуется определить tp, Q, Gг, F, n, где: F – площадь теплообмена, n – количество трубок.
2.1. Температура рассола

Температуру рассола найдем по следующей формуле:

tp=t2+ts+tг, где: t2 – температура насыщения при давлении P2, ts – поправка на температурную депрессию, tг = поправка на гидростатический эффект.

По таблице сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям) [2, табл.10 стр 54.] при Р2 = 0,007 МПа определяем t2. t2=32,89 оС.

ts = Sp/8000 = 4250/8000=0,53 оС

tг = 2 ч4 оС. Принимаем tг = 3 оС.

tp= t2+ts+tг =32,89+0,53+3= 36,42 оС
2.2. Количество тепла, необходимое для нагрева и испарения рассола.

Q=Qнагр+Qисп

Количество тепла, необходимое для нагрева рассола найдем по формуле:

Qнагр=G0*C0(tp-t0)

C0 определим по таблице теплоемкостей. С0= 3925 Дж/кг*К

t0 определим по формуле t0=tw1+(510)oC =13+10=23оС

Имея все составляющие основной формулы найдем Qнагр:

Qнагр= G0*C0(tp-t0)=0,278*3925(36,42 - 23) = 14644,59 Вт = 14,65 кВт

Qисп найдем по формуле Qисп=G2r, где r-теплота образования вторичного пара, определяемая по таблице сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям) [2, табл.10 стр 54.] при Р2 = 0,007 МПа, r=2423,1 кДж/кг.

Qисп= G2r = 0,056кг/с*2423,1 кДж/кг = 134,62 кВт

Q= Qнагр+Qисп = 14,65 кВт +134,62 кВт = 149,3 кВт
2.3. Площадь поверхности теплообмена в испарителе.

Площадь поверхности теплообмена в испарителе найдем по формуле Q=F*K*t;

F=Q/K*t

Где t – средний логарифмический температурный напор, который определяется формуле:



tб=tг1-to=65 - 23 = 42 оС

tм= tг2-tр= 55 – 36,42 = 18,58 оС

t= (42-18,58)/2,3g(42/18,58) = 28,7 оС
К – коэффициент теплопередачи от греющей среды к кипящему рассолу.



1 - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара или греющей воды к стенке трубы, рассчитываем по формуле:

Вт/м20С

где d – наружный диаметр трубы в м (см. ниже)

- коэффициент теплопроводности греющей пресной воды, принимаем равным 0,667 Вт/(м2*К)

Nu – критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплоотдачи, определим по формуле:



где Re – критерий Рейнольдса, определяемый из выражения:



где  - скорость греющей воды в межтрубном пространстве - измеряется в м/с. 0,6ч0,95 Принимаем 0,8 м/с

d – наружный диаметр трубы

 - коэффициент кинематической вязкости греющей пресной воды. Принимаем 4,78*10-7 м2

Pr – критерий Прандтля, характеризующий физические свойства жидкости. Принимаем Pr =2,55

коэффициент теплопроводности металла, из которого изготовлены трубы испарителя, принимаем равным 370 Вт/(м2*К), что соответствует меди (трубы испарителя медные).

отл - поправочный коэффициент, учитывающий снижение коэффициента теплопередачи вследствие образования отложений, принимаем равным 0,75.

 - толщина стенки трубы. Принимаем равной 0,00124 м

qт – удельный тепловой поток, принимаем равным 21 кВт/м2.

2 – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к рассолу, определяем по графику [1, стр. 268]. 2 = 4400 Вт/(м2*0С)

d – наружный диаметр трубы d=0,02ч0,03 м, принимаем равным 0,025 м.

dвнутр – внутренний диаметр трубы dвнутр=d-2=0,025-2*0,00124= 0,02252 м.

Вт/м2

м2

2.4. Количество труб теплообмена в испарителе.

Высоту рассола в испарителе h = 0,7ч1,2 м, принимаем равной 1 метру.

nт - количество труб теплообмена в испарителе найдем из формулы F=nтdh, где F - площадь поверхности теплообмена в испарителе

штук

2.5. Необходимый расход греющей воды.

Сг = 4183 кДж/(кг*оС) - теплоемкость греющей воды;

 - поправочный коэффициент учитывающий потери тепла в испарителе,  0,96 ч0,98. Принимаем  0,97

Gт – необходимый расход греющей воды.

кг/с
3.Тепловой расчет конденсатора.

3.1. Тепловая мощность конденсатора:

Количество тепла Qк, передаваемого от конденсирующего пара охлаждающей воде в конденсаторе, определяется выражением:



Где iп – энтальпия поступающего вторичного пара выбираем из таблицы сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям) [2, табл.10 стр 54.], при Р2=0,007 Мпа. iп= 2560,9 кДж/кг

i’к – энтальпия конденсата вторичного пара выбираем из таблицы сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по температурам), при температуре t= t2- (13)оС, т.е. при температуре 32,89-2,89=30 оС. i’к=125,69кДж/кг

кВт
3.2. Необходимый расход охлаждающей забортной воды:

Определяем конечную температуру охлаждающей воды в конденсаторе:

tw2=tw1+(410) оC = 13+10=23 оС

Вычисляем необходимый расход охлаждающей забортной воды:

кг/с = 12510,6 кг/ч

3.3. Проверка условия обеспечения конденсирования пара.

t2>tw2 + (5ч10) 0C

32,89>13 + (5ч10) 0C Условие обеспечения конденсирования пара выполняется.
3.4. Площадь теплообмена в конденсаторе.

Площадь теплообмена в конденсаторе определяется по формуле:

, где Кк – среднее значение коэффициента теплопередачи, вычисляется по формуле:

Кк=змТqК0=0,85*1*0,95*0,9*2850= 2071,238 Вт/(м2*К)

з=0,85 – поправочный множитель, учитывающий загрязнение поверхности охлаждения.

мпоправочный множитель, учитывающий материал и толщину стенок труб, оценивают согласно табл. 5 [1, стр. 271]; м=1

Т – поправочный множитель, учитывающий начальную температуру охлаждающей воды tw1, определяемый по графику [1, стр. 270]; Т = 0,95

q - поправочный множитель, учитывающий удельную паровую нагрузку qп, которая может быть принята в пределах qп=20ч30 кг/(м2*ч), выбирается по графику [1, стр. 270]; q=0,9

К0- коэффициент теплопередачи, зависящий от скорости охлаждающей воды в трубах конденсатора (?=1,0ч1,5 м/с, принимаем ?=1,4 м/с) и их наружного диаметра d=0,025 м, определяемый по графику [1, стр. 270]; К0=2850 Вт/(м2*К)

Разность температур конденсирующего пара и охлаждающей воды обычно определяется по формуле средней логарифмической разности температур:



м2


  1. Описание принципиальной схемы водоопреснительной установки.





Рис.1 – принципиальная схема вакуумной водоопреснительной установки
В верхней части цилиндрического сухопарника 2 из нержавеющей стали, встроен двухходовой конденсатор 5, мельхиоровые трубки которого развальцованы в латунных трубных досках. К корпусу 1 средней части из медно-никелевого сплава крепится цилиндрический подогреватель 6, образованный вертикальными мельхиоровыми трубками, приваренными к латунным трубным доскам. В средней части подогреватель имеет канал для слива избытка рассола, выбрасываемого из трубок.

Внутри подогреватель снабжен перегородками, создающими многоходовое поперечное движение греющей воды. На нижней крышке подогревателя закреплена труба 7 для слива рассола,

верхний срез, которой находится на половине высоты трубок, В корпусе 1 над подогревателем установлен отбойный щит-отражатель 8, препятствующий уносу крупных капель рассола в паровое пространство. Тонкая очистка вторичного пара от капель рассола происходит в жалюзийном сепараторе 9. Поднимающийся вверх сухой пар попадает в конденсатор 5, где конденсируется.

За процессом кипения в корпусе 1 наблюдают через смотровые стекла 3. Корпус испарителя опирается на трубчатые колонны 4, соединенные внизу рамой, которая крепится к фундаменту.

На рис. 1 показана схема испарительной установки типа ДУ. По трубам 3 греющая вода поступает в подогреватель 12 и уходит из него. При низкой температуре греющей воды предусмотрен подвод 5 пара от вспомогательного котла в подогреватель и отвод конденсата по трубе 4. Внутри труб подогревателя происходит кипение питательной морской воды.

Подаваемая насосом 11 забортная вода проходит по трубам конденсатора 6. Часть циркуляционной воды, удаляемой из конденсатора, отводится для питания испарителя через ротаметр 7, невозвратно-запорный подпружиненный клапан и дроссельную диафрагму. Остальная забортная вода используется в качестве рабочей воды эжектора. На всасывающих трубопроводах эжектора паровоздушной смеси из конденсатора и рассола из испарителя установлены невозвратно-запорные клапаны, предотвращающие подсос забортной воды в испаритель и конденсатор. От эжектора вода вместе с рассолом и воздухом удаляется по трубе 10 за борт. На рисунке показан жалюзийный сепаратор 7 и отбойный щит 8.

Установка работает с коэффициентом продувания, равным трем. При движении питательной воды вверх по трубам подогревателя 12 только ее четвертая часть испаряется. Образовавшийся рассол стекает через сливную трубу и удаляется эжектором 9.

Дистиллят, образовавшийся в конденсаторе, стекает в сборник 13 с поплавковым регулятором уровня. Кроме сливной трубы сборник сообщен уравнительной трубой с конденсатором. Дистиллят из сборника удаляется насосом 14, на напорной магистрали которого установлены реле давления 15, электромагнитный клапан 16, дроссельный клапан и ротаметр 1. Из напорной магистрали дистиллятного насоса 14 часть дистиллята по обводному каналу перетекает через датчик соленомера 2. При засолении дистиллят через электромагнитный клапан 16 и дроссельную диафрагму автоматически сбрасывается в испаритель. Реле давления автоматически отключает питание электродвигателя насоса 14 при понижении давления в его напорной магистрали. В обоих случаях включается световая и звуковая сигнализация.

Для контроля температуры предусмотрены термометры на патрубках греющей воды на входе и выходе из подогревателя и охлаждающей воды, удаляемой из конденсатора. Для измерения разрежения имеется вакуумметр, для замера давления нагнетания дистиллятного насоса 14 - мановакуумметр и для замера давления рабочей воды эжектора - манометр.

Установка выводится на режим вручную и в дальнейшем требует только периодического наблюдения. Полученный в установке дистиллят имеет солесодержание не более 8 мг/л, а его температура не превышает 55°С. Соленость рассола в испарителе поддерживается на уровне 5000 °Бр. Вакуум в испарителе при минимальной и максимальной производительности составляет от 705 до 600 мм рт. ст. Установки могут кратковременно работать на греющем паре давлением не свыше 70 кПа. Продолжительность работы установки между чистками не менее 1500 ч.


  1. Основные особенности эксплуатации водоопреснительной установки

1. Запуск и остановка водоопреснительной установки.

Ввод в действие установки производят в следующем порядке. Сначала пускают конденсационную установку и создают разрежение в конденсаторе; для этого включают охлаждение конденсатора и воздушный эжектор. Затем пускают рассольный насос, подают в испаритель забортную питательную воду и пускают дистиллятный насос. Только после этого и по достижении спецфикационного разрежения можно начать подводить греющую воду (или пар). Ввод в действие установки и регулирование режима ее работы следует производить постепенно, без резких колебаний давления, температуры и расхода греющей воды или пара.

Обслуживание установки во время ее работы заключается в контроле режима по приборам и наблюдении за работой обслуживающих механизмов.

Количество греющей воды. подаваемой в испаритель (или подогреватель), и охлаждающей воды. подаваемой в конденсатор, регулируют с помощью байпасных клапаноч и дросселирования клапанами, установленными на отливных патрубках. Перед подачей греющего пара проверяют исправность редукционных клапанов и конденсатоотводчиков и открывают клапан удаления конденсата.

Перед началом работы установки подается электропитание и включаются соленомер и система защиты, так как сразу после ввода в действие водоопреснительной установки до установленного режима дистиллят обычно имеет повышенную соленость и должен быть удален в трюм.

Вывод из действия водоопреснителыюй установки осуществляется в обратной последовательности. Сначала отключают подачу греющей воды или пара. По окончании испарения, происходящего еще некоторое время за счет аккумулированного тепла, прекращают работу воздушного эжектора или вакуумного насоса, останавливают дистиллятный насос и отключают соленомер. После охлаждения рассола отключают питание и останавливают рассольный насос, затем после полного охлаждения установки прекращают подачу охлаждающей воды и открывают воздушный кран, сообщающий паровое пространство с атмосферой. По окончании работы парового испарителя несколько раз подряд производят очистку от накипи змеевиков принятым термомеханическим способом и продувают отделившуюся накипь. Чтобы накипь не затвердела, греющие батареи в неработающем испарителе должны быть полностью затоплены водой.

При выводе установки из действия после отключения эжектора через 2-3 мин фиксируют показания вакуумметра вплоть до достижения атмосферного давления. При хорошей плотности вакуумной системы спецификационное разрежение достигается примерно за 15 мин, а атмосферное давление - через 30-45 мин после отключения эжектора.
2. Характерные неисправности и их причины.

Причинами понижения производительности могут быть: недостаточный расход греющей воды (пара), при котором повышается разность температуры до и после подогревателя; понижение давления греющего пара или понижение температуры греющей воды; недостаточное разрежение в конденсаторе; пониженный уровень рассола в испарителе; загрязнение греющих элементов накипью; недостаточный расход питательной воды; воздушные мешки в полости греющей воды подогревателя.

Причинами повышения солености приготовляемого дистиллята могут быть: повышение производительности установки, повышенная температура греющей среды или чрезмерное разрежение в конденсаторе, повышенный уровень рассола в испарителе, повышенная соленость рассола, вспенивание или вскипание рассола, подсосы забортной воды через неплотности конденсатора.

Причинами повышения солености рассола могут быть: недостаточный расход питательной воды, повышенная производительность установки, неполадки в работе рассольного насоса или эжектора.

Причинами недостаточного разрежения (повышения давления) в конденсаторе могут быть: недостаточный расход или повышенная начальная температура охлаждающей воды, повышенные подсосы воздуха или неудовлетворительная работа воздушного эжектора, затопление труб конденсатора дистиллятом, загрязнение труб конденсатора.

Рассмотрим общие правила эксплуатации водоопреснительных установок, присущие всем типам их.

Перед началом работы водоопреснительной установки необходимо произвести осмотр теплообменных аппаратов, контрольно-измерительных приборов и обслуживающих механизмов, убедиться в правильности переключения арматуры, проверить наличие дистиллята в сборнике конденсатора и забортной воды в испарителе (камере испарения).

Список использованной литературы


  1. Б.Е. Черепанов. Судовые вспомогательные и промысловые механизмы, системы и их эксплуатация. – М.: Агропромиздат, 1986. – 344 стр.




  1. Мартышевский В.И., Богатырева Е.В. Методические указания и контрольные задания по курсу: «Техническая термодинамика и гидромеханика». - Керченский морской технологический институт, 2000.-61 стр.


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации