Назначение и краткое описание конденсатной системы.

Кафедра №7

Курсовая работа по дисциплине
«Гидромеханика»
Гидравлический расчет конденсатной системы

Вариант №10

 

 

Преподаватель: Пшеницын А.А.

Студент: Павлюченков Н.Ю.

Группа: 1332 – 1

 

Северодвинск

Содержание.

Введение........................................................................................................... 3

1. Назначение и краткое описание конденсатной системы............................ 4

2. Исходные данные для расчета конденсатной системы.............................. 5

2.1. Конденсатная система............................................................................ 5

2.2. Маслоохладитель.................................................................................. 6

2.3. Конденсатор ВОУ.................................................................................. 6

3. Расчет потерь............................................................................................... 7

3.1. Расчет потерь напора в конденсатной магистрали.............................. 7

Участок 1–2............................................................................................... 7

Участок 2–3............................................................................................. 10

Расчет теплообменного аппарата: Конденсатор ВОУ........................ 10

Сопротивление клапана....................................................................... 11

Участок 2–3 (от МО до КВОУ)........................................................... 12

Участок 3–4............................................................................................. 14

Расчет теплообменного аппарата: Маслоохладитель........................ 14

Сопротивление клапана....................................................................... 15

Участок 3-4 (от тройника до МО)....................................................... 16

Участок 4–5............................................................................................. 17

3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали............................................. 19

Участок 5–6............................................................................................. 19

4. Характеристика сети.................................................................................. 22

4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы............ 22

4.2 Нахождение полного напора насоса для разных расходов в системе. 23

4.3 График зависимости характеристики сети.......................................... 25

5. Заключение................................................................................................. 26

6.Список используемой литературы............................................................. 27

 

Введение.

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 производем 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 разумеется являться определение полного сопротивления движения жидкости.

Назначение и краткое описание конденсатной системы.

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.

 

Исходные данные для расчета конденсатной системы.

Конденсатная система

0,034	0,003	3,40	5,25	20,60	6,25	18,25			2,70
			,	,	,	,	,
0,85	1,55	4,3				2,5

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 хводного патрубка деаэратора;

— гидросопротивление ИОФ;

— гидросопротивление деааэрационной головки.

— давление в деаэраторе;

— давление в ГК;

— подогрев конденсата в МО;

— подогрев конденсата в КВОУ.

Маслоохладитель.

Маслоохладитель
, шт.			, м	, м
		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.

Конденсатор ВОУ.

Конденсатор ВОУ
, шт.			, м	, м
			0,013	0,2

где:

— число труб в трубном пучке;

— количество ходов охлаждающей воды;

— длина трубки

— внутренний диаметр труб пучка;

Расчет потерь.

Участок 1–2.

1. Найдем напор на участке 1-2:

; [3, Табл. 1]

; [3, Табл. 1]

.

2. Найдем диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (Конденсатный — напорный)

.[3, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей

; [3, стр. 15]

; .

Стандартный приемлемый диаметр равен . [3, стр. 15]

Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра

; [3, стр. 18]

.

3. Найдем температуру на участке 1-2:

; [3, Табл. 1]

; [4, стр. 23]

; ; [3, Табл. 1]

; ; [3, Табл. 1]

Найдем температуру на участке 2-3:

; [5]

;

;

.

Найдем температуру на участке 1-2:

; [5]

;

;

.

[4, — стр. 23-24, — стр. 217].

Найдем кинематическую вязкость:

; [1, стр 15]

. (Турбулентный режим) [3, стр. 18]

По формуле Кольбруна:

. [3, стр. 18]

Рассчитаем сопротивления.

1. Сопротивление на повороте:

[2, 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 ([2, стр. 308])

.

Найдем сопротивление на участке 1-2:

; [3, Табл. 1]

. [3, стр. 19]

Найдем потери напора на участке 1-2:

. [3, стр. 19]

Найдем напор в точке 2:

; [3, стр. 19]

; [3, Табл. 1]

; (напор созданный сопротивлением деаэратора) [3, стр 27]

; (напор созданный сопротивлением деаэрационной головки) [3, стр. 27]

.

Участок 2–3.

Сопротивление клапана.

; [3, стр. 26]

; [3, стр. 18]

.

Участок 2–3 (от МО до КВОУ)

; (так как нет изменений) [3, Табл. 1]

; (так как нет изменений) [3, Табл. 1]

; (так как нет изменений) [3, 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]

. [3, стр. 18]

По формуле Кольбруна:

. [3, стр. 18]

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:

; [3, Табл. 1]

. [3, стр. 19]

Найдем потери напора на участке 2-3:

. [3, стр. 19]

Найдем напор в точке 3:

; [3, стр. 19]

; [3, Табл. 1]

; (напор созданный сопротивлением ФИО) [3, стр. 27]

.

Участок 3–­4.

Сопротивление клапана.

; [3, стр. 26]

; [3, стр. 18]

.

 

 

Участок 3-4 (от тройника до МО)

; (так как нет изменений) [3, Табл. 1]

; (так как нет изменений) [3, Табл. 1]

; (так как нет изменений) [3, 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]

. [3, стр. 18]

По формуле Кольбруна:

. [3, стр. 18]

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 3-4:

; [3, Табл. 1]

. [3, стр. 19]

Найдем потери напора на участке 3-4:

[3, стр. 19]

Найдем напор в точке 4:

; [3, стр. 19]

; [3, Табл. 1]

.

Участок 4–5.

1. Найдем напор на участке 4-5:

. [3, Табл. 1]

2. Найдем диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (Конденсатный — напорный)

.[3, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей

; [3, стр. 15]

; .

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]

. [3, стр. 18]

По формуле Кольбруна:

. [3, стр. 18]

Рассчитаем сопротивления.

Сопротивление в вентиле:

Возьмем вентиль «Косва» при полном открытии. Данный диаметр .

Для данного диаметра:

[2, стр. 373]

Найдем сопротивление на участке 4-5:

; [3, Табл. 1]

. [3, стр. 19]

Найдем потери напора на участке 4-5:

. [3, стр. 19]

Найдем напор в точке 5:

; [3, стр. 19]

.

Участок 5–6.

1. Найдем напор на участке 5–6:

. [3, Табл. 1]

2. Найдем диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (Конденсатный — приемный)

. [3, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей

; [3, стр. 15]

; .

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]

. [3, стр. 18]

По формуле Кольбруна:

. [3, стр. 18]

Рассчитаем сопротивления.

1. Сопротивление при резком сужении:

,

где

; . [2, стр. 136]

.

Предположим, что: ; ;

;

.

.

2. Сопротивление на повороте:

[2, стр. 233]

Для данного поворота: ; ; ; ; .

Тогда сопротивление поворота равно:

.

3. Сопротивление в вентиле:

Возьмем вентиль «Косва» при полном открытии. Данный диаметр .

Для данного диаметра:

[2, стр. 373]

Найдем сопротивление на участке 5-6:

; [3, Табл. 1]

. [3, стр. 19]

Найдем потери напора на участке 5-6:

[3, стр. 19]

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

, [3, стр. 26]

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: ;

; [2, стр. 27]

;

;

;

;

Неравенство верно. Значит насос работает без перебоев.

Характеристика сети.

Заключение.

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.

Список используемой литературы.

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. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Машиностроение, 1975.

3. Матвиенко С.И. Гидравлический расчет судовой системы /Метод. Указания/.

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного

пара.

5. Лекции по дисциплине: Механика жидкости и газа.

Кафедра №7

Курсовая работа по дисциплине
«Гидромеханика»
Гидравлический расчет конденсатной системы

Вариант №10

 

 

Преподаватель: Пшеницын А.А.

Студент: Павлюченков Н.Ю.

Группа: 1332 – 1

 

Северодвинск

Содержание.

Введение........................................................................................................... 3

1. Назначение и краткое описание конденсатной системы............................ 4

2. Исходные данные для расчета конденсатной системы.............................. 5

2.1. Конденсатная система............................................................................ 5

2.2. Маслоохладитель.................................................................................. 6

2.3. Конденсатор ВОУ.................................................................................. 6

3. Расчет потерь............................................................................................... 7

3.1. Расчет потерь напора в конденсатной магистрали.............................. 7

Участок 1–2............................................................................................... 7

Участок 2–3............................................................................................. 10

Расчет теплообменного аппарата: Конденсатор ВОУ........................ 10

Сопротивление клапана....................................................................... 11

Участок 2–3 (от МО до КВОУ)........................................................... 12

Участок 3–4............................................................................................. 14

Расчет теплообменного аппарата: Маслоохладитель........................ 14

Сопротивление клапана....................................................................... 15

Участок 3-4 (от тройника до МО)....................................................... 16

Участок 4–5............................................................................................. 17

3.2 Расчет потерь всасывающей магистрали............................................. 19

Участок 5–6............................................................................................. 19

4. Характеристика сети.................................................................................. 22

4.1 Нахождение полного коэффициента сопротивления системы............ 22

4.2 Нахождение полного напора насоса для разных расходов в системе. 23

4.3 График зависимости характеристики сети.......................................... 25

5. Заключение................................................................................................. 26

6.Список используемой литературы............................................................. 27

 

Введение.

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 производем 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 разумеется являться определение полного сопротивления движения жидкости.

Назначение и краткое описание конденсатной системы.

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.

 

Исходные данные для расчета конденсатной системы.

Конденсатная система

0,034	0,003	3,40	5,25	20,60	6,25	18,25			2,70
			,	,	,	,	,
0,85	1,55	4,3				2,5

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 хводного патрубка деаэратора;

— гидросопротивление ИОФ;

— гидросопротивление деааэрационной головки.