Содержание
Введение
1. Назначение и краткое описание конденсатной системы
2. Исходные данные для расчета конденсатной системы
2.1 Конденсатная система
2.2 Маслоохладитель
2.3 Конденсатор ВОУ
3. Расчет потерь
3.1 Расчет потерь напора в конденсатной магистрали
Участок 1–2
Участок 2–3
Расчет теплообменного аппарата: Конденсатор ВОУ
Сопротивление клапана
Участок 2–3 (от МО до КВОУ)
Участок 3–4
Расчет теплообменного аппарата: Маслоохладитель
Сопротивление клапана
Участок 3-4 (от тройника до МО)
Участок 4–5
3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали
Участок 5–6
4. Характеристика сети
4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы
4.2 Нахождение полного напора насоса для разных расходов в системе
4.3 График зависимости характеристики сети
5. Заключение
6.Список используемой литературы
Целью работы является закрепление знаний по основам теории судовых гидравлических трубопроводных систем, а также практическое овладение навыками для выполнения необходимых расчетов трубопроводных систем.
В качестве системы, предназначенной для учебного расчета, выбрана конденсатная система судна. Это объясняется двумя причинами: во-первых, это наиболее важная система с точки зрения функционирования судовой энергетической установки (СЭУ); во-вторых, она наиболее разветвленная, что представляет определенный интерес с точки зрения выполнения гидравлических расчетов.
И так, главной задачей гидравлического расчета трубопровода будем считать определение диаметра труб и гидравлических характеристик системы, т.е. расхода и напора жидкости в трубопроводах на основных режимах работы системы. По полученным гидравлическим характеристикам в дальнейшем произведем выбор главного механизма, обслуживающего систему. Между гидравлическими характеристиками трубопроводами и характеристиками механизма должно быть полное соответствие на основных режимах работы системы.
Необходимый напор и производительность системы обеспечиваются в том случае, если расход жидкости и полное сопротивление в трубопроводной системе с учетом избыточного давления у потребителя и высоты подъема жидкости равны соответственно производительности и напору механизма, т. е. выполняются условия материального и энергетического балансов системы и механизма. При несоблюдении равенства будет наблюдаться либо перегрузка механизма, либо снижение напора и расхода в трубопроводе.
Основным моментом в гидравлическом расчете будет являться определение полного сопротивления движения жидкости.
В данной курсовой работе приведен расчет конденсатной гидравлической трубопроводной системы. Назначение данной системы состоит в приеме, хранении и подаче рабочего тела, в рассматриваемом случае конденсатной воды, к подогревателям, различным фильтрам элементам управления регулирования и защиты СЭУ, парогенерирующей установке. На чертеже конденсатной системы (см. приложение 1) приведены несколько упрощенная схема конденсатной системы, т.к. часть оборудования и элементов опущена.
На указанном чертеже показаны основные элементы рассматриваемой системы: главный конденсатор, маслоохладитель, конденсатный насос, маслоохладитель, фильтр ионной очистки, деаэратор, конденсатор водоопреснительной установки.
К данной системе применяются следующие требования морского регистра судоходства. Конденсатная система паротурбинных установок должна обслуживаться двумя конденсатными насосами. Подача каждого насоса не менее чем на 25 % должна превышать максимальное количество конденсата отработавшего пара, поступающего в конденсатор. В установках с двумя главными конденсаторами, размещенными в одном машинном отделении, резервный конденсаторный насос может быть общим для обоих конденсаторов.
2.1 Конденсатная система
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 0,033 |
0,003 |
3,30 |
5,15 |
20,35 |
6,15 |
18,15 |
45 |
12 |
2,55 |
 |
 |
 |
 , |
 , |
 , |
 , |
 ,  |
 |
| 0,75 |
1,50 |
4,2 |
100 |
80 |
105 |
2,0 |
11 |
13 |
где:
 — расход жидкости в системе;
 — приток жидкости в систему;
 — длина всасывающей магистрали системы;
 — длина от конденсатного насоса КН до тройника;
 — длина участка от тройника до выходного патрубка из маслоохладителя МО;
 — длина участка от выходного патрубка МО до входного патрубка конденсатора водоопреснительной установки
 — геометрическая высота от уровня конденсата в конденсатосборнике главного конденсатора ГК деаэраторе до ЦТ сечения входного патрубка насоса;
 — геометрическая высота между ЦТ сечений напорного патрубка насоса и входного патрубка МО;
 — геометрическая высота между ЦТ сечений выходного патрубка ионообменного фильтра и входного патрубка КВОУ;
 - геометрическая высота от ЦТ сечений выходного патрубка КВОУ и входного патрубка деаэратора;
— гидросопротивление ИОФ;
— гидросопротивление деаэрационной головки.
— давление в деаэраторе;
— давление в ГК;
— подогрев конденсата в МО;
 — подогрев конденсата в КВОУ.
2.2 Маслоохладитель
| Маслоохладитель |
 , шт. |
 |
 |
 , м |
 , м |
| 270 |
2 |
2,5 |
0,013 |
0,9 |
где:
— число труб в трубном пучке;
— количество ходов охлаждающей воды;
 — длина трубки
— внутренний диаметр труб пучка;
— диаметр трубной доски.
2.3 Конденсатор ВОУ
| Конденсатор ВОУ |
| , шт. |
|
|
, м |
, м |
| 38 |
4 |
1 |
0,013 |
0,2 |
где:
— число труб в трубном пучке;
— количество ходов охлаждающей воды;
— длина трубки
— внутренний диаметр труб пучка;
3.1 Расчет потерь напора в конденсатной магистрали
Участок 1–2
1. Найдем расход на участке 1-2:
 ; [2, Табл. 1]
 ; [2, Табл. 1]
 .
2. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный — напорный)
 [4, стр. 17]
Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
 ; [2, стр. 14]
 ; 
Стандартный приемлемый диаметр равен  [2, стр. 14]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
 ; [2, стр. 14]
3. Найдем температуру на участке 1-2:
 ; [2, Табл. 1]
 ; [5, стр. 23]
 ;  ; [2, Табл. 1]
 ;  ; [2, Табл. 1]
Найдем температуру на участке 2-3:
 ; [6]
 ;
 ;
 .
Найдем температуру на участке 1-2:
 ; [6]
 ;
 ;
 .
[5,  — стр. 23-24,  — стр. 217].
Найдем кинематическую вязкость:
 ; [1, стр. 15]
 (Турбулентный режим) [2, стр. 14]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Рассчитаем сопротивления.
1. Сопротивление на повороте:
 [3, стр. 233]
Для данного поворота:  ;  ;  .
Тогда сопротивление поворота равно:
 .
2. Сопротивление тройника:
Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно  , тогда сопротивление тройника равно [3, стр. 308]
 .
Найдем сопротивление на участке 1-2:
 ; [2, Табл. 1]
 [2, стр. 17]
Найдем потери напора на участке 1-2:
 [2, стр. 17]
Найдем напор в точке 2:
 ; [2, стр. 17]
 ; [3, Табл. 1]
 ;
(напор, созданный сопротивлением деаэратора) [3, стр. 27]
 ;
(напор, созданный сопротивлением деаэрационной головки) [4, стр. 27]
 .
Участок 2–3
Количество трубок в ходе:  ; [2, стр. 10]
количество ходов: ; [2, стр. 10]
длина трубки:  ; [2, стр. 10]
диаметр трубки  ; [2, стр. 10]
диаметр патрубка:  ; [2, стр. 10]
расход воды:  ;
 Расход одной трубки:
 .
Скорость на входе и выходе из КВОУ:
 [3, стр. 18]
Скорость внутри трубок КВОУ:
 [3, стр. 18]
Найдем критерий Рейнольдса:
 ;
(см. расчет и  на первом участке) [1, стр. 15]
 (Турбулентный режим) [2, стр. 18]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Найдем потери по длине:
 [1, стр. 102]
Найдем потери при входе и выходе из трубки:
 , ( ); [6]
 , () [6]
Общие потери в трубках КВОУ:
 .
Найдем потери на входе и выходе из КВОУ:
 , ( ); [6]
 , () [6]
Общие потери в КВОУ:
 .
Сопротивление клапана.
 ; [3, стр. 26]
 ; [4, стр. 18]
 .
Участок 2–3 (от МО до КВОУ)
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость:
 ; [1, стр. 15]
 [2, стр. 18]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Рассчитаем сопротивления.
1. Сопротивление на повороте:
[2, стр. 233]
Для данного поворота: ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
.
2. Сопротивление тройника:
Тройник 1: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно  , тогда сопротивление тройника равно [2, стр. 308]
 .
Тройник 2: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно  , тогда сопротивление тройника равно [2, стр. 308]
 .
Найдем сопротивление на участке 2-3:
 ; [2, Табл. 1]
 [2, стр. 17]
Найдем потери напора на участке 2-3:
 [2, стр. 17]
Найдем напор в точке 3:
 ; [2, стр. 17]
 ; [3, Табл. 1]
 ;
(напор, созданный сопротивлением ФИО) [3, стр. 27]
 .
Участок 3–4
Количество трубок в ходе:  ; [2, стр. 10]
количество ходов: ; [2, стр. 10]
длина трубки:  ; [2, стр. 10]
диаметр трубки ; [2, стр. 10]
диаметр патрубка:  ; [2, стр. 10]
расход воды:  ;
Расход одной трубки:
Скорость на входе и выходе из МО:
 [3, стр. 18]
Скорость внутри МО:
 [3, стр. 18]
Найдем критерий Рейнольдса:
 ;
(см. расчет и на первом участке) [1, стр. 15]
 (Турбулентный режим) [2, стр. 14]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Найдем потери по длине:
 [1, стр. 102]
Найдем потери при входе и выходе из трубки:
 ; [6]
 [6]
Общие потери в МО:
 .
Найдем потери на входе и выходе из МО:
 ; [6]
 [6]
Общие потери в МО:
 .
Сопротивление клапана.
; [3, стр. 26]
 ; [3, стр. 18]
 .
Участок 3-4 (от тройника до МО)
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (так как нет изменений) [2, Табл. 1]
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость:
 ; [1, стр. 15]
 [2, стр. 14]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Рассчитаем сопротивления.
1. Сопротивление на повороте:
 [3, стр. 233]
Для данного поворота:  ;  ;  .
Тогда сопротивление поворота равно:
2. Сопротивление тройника:
Тройник 1: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно [3, стр. 308]
 .
Тройник 2: Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно  , тогда сопротивление тройника равно [3, стр. 308]
 .
Найдем сопротивление на участке 3-4:
 ; [2, Табл. 1]
 [2, стр. 17]
Найдем потери напора на участке 3-4:
 [2, стр. 17]
Найдем напор в точке 4:
 ; [2, стр. 17]
 ; [2, Табл. 1]
Участок 4–5
1. Найдем расход на участке 4-5:
 [2, Табл. 1]
2. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный — напорный)
 [3, стр. 17]
Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
 ; [2, стр. 14]
 ;  .
Стандартный приемлемый диаметр равен  . [3, стр. 15]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
 [3, стр. 18]
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 ; (см. расчет на 1-ом участке)
 . (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость:
 ; [1, стр. 15]
 . [2, стр. 14]
По формуле Кольбрука:
 . [2, стр. 16]
Рассчитаем сопротивления.
Сопротивление в вентиле:
Возьмем вентиль «Косва» при полном открытии. Данный диаметр  .
Для данного диаметра:
 [3, стр. 373]
Найдем сопротивление на участке 4-5:
 ; [2, Табл. 1]
 [2, стр. 17]
Найдем потери напора на участке 4-5:
 [2, стр. 17]
Найдем напор в точке 5:
 ; [2, стр. 17]
 .
3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали
Участок 5–6.
1. Найдем расход на участке 5–6:
 . [2, Табл. 1]
2. Найдем диаметр трубопровода:
Скорость в трубопроводе (Конденсатный — приемный)
 . [3, стр. 17]
Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей
 ; [2, стр. 14]
 ;  .
Стандартный приемлемый диаметр равен  . [3, стр. 15]
Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра
 [2, стр. 14]
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
; (см. расчет на 1-ом участке)
. (см. расчет на 1-ом участке)
Найдем кинематическую вязкость:
 ; [1, стр. 15]
 . [2, стр. 14]
По формуле Кольбрука:
 [2, стр. 16]
Рассчитаем сопротивления.
1. Сопротивление при резком сужении:
 ,
где
 ;  . [3, стр. 136]
 .
Предположим, что:  ;  ;
 ;
 .
 .
2. Сопротивление на повороте:
[3, стр. 233]
Для данного поворота: ; ; .
Тогда сопротивление поворота равно:
3. Сопротивление в вентиле:
Возьмем вентиль «Косва» при полном открытии. Данный диаметр  .
Для данного диаметра:
 [3, стр. 373]
Найдем сопротивление на участке 5-6:
 ; [2, Табл. 1]
 [2,стр.17]
Найдем потери напора на участке 5-6:
 [2, стр. 17]
Для обеспечения надежной работы насоса в гидравлической системе надо соблюсти следующие условия: избыточное давление в трубопроводе должно быть больше или равно величине допускаемого кавитационного запаса энергии для данного насоса
 , [2, стр. 24]
Где  — давление на поверхности жидкости,
 — давление насыщения при заданной температуре,
 — потери давления во всасывающем патрубке,
 — геометрическая высота всасывания,
 — допускаемый кавитационный запас энергии, (обычно принимается в диапазоне  ).
Для данной системы:  ; 
 ; [3, стр. 27]
 ;
 ;
 ;
 ;
Неравенство верно. Значит, насос работает без перебоев.
4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы
 ; [2, стр. 25]
 ;  [2, стр. 25]
 — полный напор насоса,
 —потери на напорной части системы,
 —напор на входе в насос.
 ; [2, стр. 25]
 — полный коэффициент расхода системы;
 — расход системы.
 ;
 ; (см. участок 4–5)
 ;
 .
Найдем полный коэффициент расхода системы:
 ; [3, стр. 27]
 .
0.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
1.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
2.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
3.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
4.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
5.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
6.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
7.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
8.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
9.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
10.  ;
 ; [2, стр. 25]
 .
В данной курсовой работе мы познакомились с устройством конденсатной системы корабля. Научились определять местные сопротивления на участках, рассчитывать теплообменные аппараты и другие обслуживающие систему аппараты. Рассчитали потери напора на каждом участке, определили условие всасывания (неравенство оказалась верным, следовательно, насос работает стабильно, без перебоев) и определили полный напор насоса. Нашли полный коэффициент сопротивления системы, и затем, задаваясь различными значениями расхода построили графическую зависимость  , называемую характеристикой сети.
1. Вильнер Я.М, Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам; Под ред. Б.Б. Некрасова — Минск: Высшая школа, 1976.
2. Гидравлический расчет судовой системы. Методические указания к выполнения курсовой работы по дисциплине «Гидромеханика» для студентов заочной формы обучения специальности 180103/ Сост. А.М. Воронин – Северодвинск: Севмашвтуз, 2009. – 30с.
3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Машиностроение, 1975 .
4. Матвиенко С.И. Гидравлический расчет судовой системы /Метод. Указания/.
5. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара.
6. Лекции по дисциплине: Механика жидкости и газа.
|
