Техническая характеристика теплохода проекта №301

Содержание

Введение

1. Техническая характеристика теплохода проекта №301

1.1 Основные технические характеристики судна

2. Система вентиляции

2.1 Назначение и принцип действия систем вентиляции

2.2 Основные этапы развития вентиляционных систем

2.3 Классификация вентиляции

2.4 Расчёт системы вентиляции

3. Вихревая труба

3.1 Принцип работы вихревой трубы

3.2 Виды вихревых труб

4. Расчёт вихревой трубы

5. Расчет экономической эффективности

5.1 Определение экономии капиталовложений

5.2 Расчет трудоемкости изготовления воздуховодов по предлагаемой технологии

5.3 Расчет себестоимости изготовления воздуховодов по предлагаемой технологии

5.4 Расчет срока окупаемости капитальных затрат по рассматриваемому мероприятию

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Системы обеспечения комфортного обитания на судах применяются значительно давно, при этом уделяется мало внимания производственным помещениям. Одним из наиболее сложных с точки зрения охраны труда на рабочем месте является машинное отделение: высокий уровень шума, низкая освещенность, сильная вибрация, повышенная температура.

Улучшение качества кондиционирования машинного отделения позволит повысить производительность и качество работы обслуживающего персонала.

В настоящем времени качество воздуха регламентируют Санитарные правила и нормы СанПиН 2.5.2-703-98 "Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания" и ГОСТ 24389-80 "Расчетные параметры воздуха и расчетная температура забортной воды". При этом контролируются следующие показатели: расчетный воздухообмен, температура, скорость движения и относительная влажность. Никаких требований к качеству воздуха по химическому составу бактериологическим показателям не предъявляется.

В связи с тем, что величина тепловыделений от судовых энергетических установок не позволяет применять центральную и местную систему кондиционирования всего машинного отделения, на судах применяется вентиляция рабочих площадок. При этом качество приточного воздуха, зависящее от внешних факторов, оставляет желать лучшего. Кроме того проходя по вентиляционному каналу воздух получает повторное загрязнение.

В этом работе данная проблема решена при минимальных энергозатратах с помощью установки в вентиляционную систему вихревой трубы. Данное мероприятие позволит регулировать температуру и влажность воздуха.

Техническая характеристика теплохода проекта №301

 

Основные технические характеристики судна

 

Тип судна: Пассажирский теплоход внутреннего плавания с дизельной силовой установкой, с четырехъярусной надстройкой

Назначение: Перевозка пассажиров и туристов по внутренним водным путям

Класс Российского Речного Регистра и район плавания: "*О". Водные бассейны разряда "О"; возможность прохода через Ладожское и Онежское озера с ограничением по погодным условиям: высота волны не более 2,5 м

Размеры судна габаритные

длина, м	125,00
ширина, м	16,70
высота от ОЛ до верхней кромки несъемных частей, м	15,96
высота надводного борта, м	1,74
Водоизмещение судна с грузом, пассажирами и полными запасами, т	3570
Осадка при водоизмещении 3570 т, средняя, м	2,76
Пассажировместимость, чел.	360
Скорость судна с грузом на глубокой воде при волнении 2 балла, ветре 3 балла и осадке 2,76 м, км/ч	26,2
Автономность, сут:
по запасам топлива	10
"" масла	10
"" продовольствия	3
по вместимости цистерн сточно-фекальных вод	2
по вместимости цистерн подсланевых вод	10

Главные двигатели

Дизель	6ЧРН 36/45 (ЭГ70-5), четырехтактный реверсивный с газотурбинным наддувом
Количество	3
Мощность номинальная, э. л. с. (кВт)	3X1000 (736)
Частота вращения, об/мин	350
Пуск	Сжатым воздухом
Установка на фундаменты	На эластичных амортизаторах
Направление вращения коленчатого вала	Два дизеля правого вращения, один - левого
Управление	Автоматизированное пневматическое и дистанционное из рулевой рубки и с местных постов в МО
Топливо	Моторное ДТ, ГОСТ 1667-68; дизельное, ГОСТ 305-73

 

Движители

Гребной винт	Фиксированного шага
Количество	3
Диаметр, м	1,8
Шаг, м	1,6
Дисковое отношение	0,673
Число лопастей	5
Направление вращения	Два винта - правого вращения, один - левого
Валопровод
Подшипник дейдвудный	Резинометаллический, Ø221 мм
Подшипник валопровода	Опорный качения, упорный качения
Диаметр валов, мм:
гребных	220
промежуточных	160

Электроснабжение

Дизель-генератор
Количество	4
Дизель	6NVD26/20AL-1
Мощность номинальная, э. л. с.	720
Частота вращения, об/мин	1000
Аварийный дизель-генератор
Дизель	4NVD26 2
Мощность номинальная, э. л. с.	129
Частота вращения, об/мин	750

 

Система отопления

Котел паровой вспомогательный
Площадь поверхности нагрева, м^2:
омываемая водой	41
омываемая газами	50
воздушного экономайзера	34
Давление пара (рабочее), кгс/см^2	6
Паропроизводительность, кг/ч	1600
Топливо	Дизельное - для запальной форсунки; моторное - для основной
Котел паровой утилизационный	AKS1.0-16
Количество	4
Площадь поверхности нагрева, омываемая газами, м^2	33,9
Давление пара (рабочее), кгс/см^2	2,5-3,0
Паропроизводительность, кг/ч	350

 

Система вентиляции

Общесудовая система вдувной вентиляции
Вентилятор МКО	Осевой, Ø800 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	21000
Мощность электродвигателя, кВт	8
Вентилятор ДГО	Осевой, Ø900 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	32000
Мощность электродвигателя, кВт	15
Вентилятор АДГ	Осевой, Ø630 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	9000
Мощность электродвигателя, кВт	3
Вентилятор отделения холодильных машин	Осевой, Ø630 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	6900
Мощность электродвигателя, кВт	3
Вентилятор пищеблока	Осевой, Ø400 мм
Подача, м^3/ч	7255
Мощность электродвигателя, кВт	7,5
Вентилятор провизионных камер	Осевой, Ø250 мм
Подача, м^3/ч	620
Мощность электродвигателя, кВт	0,4
Вентилятор сушилки	Осевой, Ø315 мм
Подача, м^3/ч	2800
Мощность электродвигателя, кВт	2,2
Общесудовая система вытяжной вентиляции
Вентилятор МКО	Осевой, Ø800 мм
Подача, м^3/ч	22000
Мощность электродвигателя, кВт	8
Вентилятор ДГО	Осевой, Ø800 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	27200
Мощность электродвигателя, кВт	8
Вентилятор отделения холодильных машин	Осевой, Ø630 мм
Количество	2
Подача, м^3/ч	8100
Мощность электродвигателя, кВт	3
Вентилятор отделения холодильных машин	Осевой, Ø630 мм
Подача, м^3/ч	10000
Мощность электродвигателя, кВт	3

Система вентиляции

 

Классификация вентиляции

 

Судовые системы вентиляции классифицируются по следующим основным признакам:

·   По назначению - приточная и вытяжная.

·   По принципу действия - естественная, искусственная и комбинированная.

·   По скорости воздуха в воздухопроводах - низкоскоростная, среднескоростная, высокоскоростная.

Скорости воздуха в основных магистралях приводятся ниже:

Система                   Скорость, м/с

Низкоскоростная    15-17

Среднескоростная 17-22

Высокоскоростная 22-30

Скорости воздуха в ответвлениях от основной магистрали характеризуются величинами:

Система                   Скорость, м

Низкоскоростная        6-8

Среднескоростная  8-12

Высокоскоростная 12-20

·   По полному давлению, развиваемому электровентиляторами, - низкого давления-до 110 кгс/м², среднего давления до 250 кгс/м², высокого давления до 475 кгс/м².

·   По виду тепловой обработки воздуха - с охлаждением, с подогревом, без тепловой обработки.

·   По доле наружного и внутреннего (рециркуляционного) воздуховучаствующих в воздухообмене - без рециркуляции (открытые системы), с частичной рециркуляцией, с полной рециркуляцией (закрытые системы).

Рис. 2.1-Схема естественной вытяжной вентиляции

 

Естественной вентиляцией оборудуют кладовые судового снаряжения и хозяйственного назначения (рис2.1), агрегатные и помещения с расположением вспомогательного оборудования без тепло и газовыделений, аккумуляторные с малым количеством батарей небольшой мощности и другие вспомогательные помещения.

Естественной приточной и искусственной вытяжной вентиляцией оборудуют санитарно - гигиенические помещения, кладовые продовольственные, кладов судового снабжения и хозяйственного назначения, аккумуляторные помещения вспомогательных механизмов и систем, помещения электрооборудования, насосные отделения нефтеналивных судов и газовозов.

 

Рис. 2.2 Схема общесудовой вентиляции жилых и санитарно-гигиенических помещений

Рис 2.3 - Схема общесудовой вентиляции провизионных кладовых

 

Искусственной приточной и естественной вытяжной вентиляцией оборудуют машинно-котельные отделения, отдельные служебные помещения (румпельные, рубки управления лебедками), каюты (на судах без кондиционирования воздуха), мастерские и др. При этом приточная вентиляция, как правило, осуществляется с подогревом в зимнее время.

Искусственной приточной и искусственной вытяжной вентиляцией оборудуют помещения общественные, служебные (радиорубка), медицинские, агрегатные с большими тепловыделениями, камбузного блока, банно-прачечного блока, сушильные. При этом в общественные, служебные и медицинские помещения приток воздуха, как правило, осуществляется от системы кондиционирования воздуха; в помещения камбузного и банно-прачечного блоков, в сушильные в зимнее время года приточный воздух поступает с подогревом. Для камбузного блока в летнее время года на основные рабочие места подается душированный охлажденный воздух, реже охлаждается весь приточный воздух. Для агрегатных, имеющих большие тепловыделения от оборудования и аппаратуры (10 кВт н более), искусственная вытяжная и естественная приточная вентиляция подчас нецелесообразна из-за необходимости пользования электровентиляторов большой производительности. Кроме того, прокладка воздухопроводов большого сечения для такой системы бывает затруднена.

В этом случае рекомендуется применять искусственную приточную вентиляцию с охлаждением и искусственную вытяжную вентиляцию, при совместном действии которых потребное количество воздуха может быть уменьшено в четыре раза по сравнению с системами без обработки воздуха.

На судах различного назначения применяют как низкоскоростные, так и средне - и высокоскоростные системы вентиляции. При этом в практике судостроения наметились следующие тенденции: для судов малого водоизмещения с энергетическими установками небольшой мощности пригодны низкоскоростные системы, для судов большого водоизмещения (свыше 5000 т) - среднескоростные системы, а в последнее время - высокоскоростные централизованные вытяжные системы.

Большинство судовых вентиляционных систем, как правило, являются открытыми, в которых удаляемый из помещения воздух полностью замещается свежим наружным воздухом.

В отдельных системах с тепловой обработкой в целях повышения их экономичности к свежему приточному воздуху добавляется часть воздуха из помещения (рециркуляционного). Такие системы с частичной рециркуляцией целесообразны для воздушного отопления или охлаждения помещений (трюмов, служебных помещений, постов, рубок и т.п.).

 

Рис 2.4

 

Значительно реже на судах применяют закрытые вентиляционные системы, работающие на полную рециркуляцию внутреннего воздуха. С помощью этих систем охлаждаются агрегатные и посты без постоянного пребывания личного состава, в которых установлены приборы и аппараты, выделяющие большое количество тепла. При необходимости закрытые системы, как правило, могут бытья переведены на открытый режим работы.

К закрытым вентиляционным системам могут быть отнесены воздушные завесы, работающие полностью на рециркуляционном воздухе.

Расчёт системы вентиляции

 

Для проектируемой системы вентиляции должна быть определена подача вентилятора, которая равна расходу воздуха через сеть, обслуживаемую им.

Расход теплоты, расходуемой на отопление помещений можно оценить по формуле:

 

,

 

где А₁ - число членов экипажа;

А₂ - число пассажиров.

Для машинных помещений применяют смешанную вентиляцию: приточная обычно искусственная (вентилятором), а вытяжная - естественная. На стадиях эскизного и технического проектирования с целью сокращения объема расчета рекомендуется определять теплопритоки в помещения энергетической установки по удельным тепловым потокам, отнесенным к единице мощности или поверхности нагрева основного тепловыделяющего оборудования по формуле:

 

,

 

где Q-тепловой поток;удельный тепловой поток

В - характеристика основного тепловыделяющего оборудования;коэффициент, учитывающий размещение и одновременность работы вспомогательных двигателей и оборудования.

Более точно тепловыделения дизелей Q (тепловой поток), Вт, могут быть рассчитаны по приведенной формуле:

 

 

гдеa - коэффициент, учитывающий частоту вращения двигателя; принимается равным а=1,3

m - коэффициент, учитывающий изменение удельных тепловыделений у двигателей с наддувом, определяется по формуле:

 

,

 

где р_ат - атмосферное давление, Па;

Р_н - абсолютное давление наддува, Па;

 

 

 - средняя температура нагретых поверхностей двигателя, С⁰; принимается для двигателей с наддувом:

 

,

 

Где t_{ох. в} - температура охлаждающей воды на выходе из двигателя.

N - мощность двигателя, Вт;

B` - коэффициент, определяемый по формуле:

 

,

 

где - нормируемый перепад температур воздуха в помещении и наружного; принимается не более10⁰С; принимаем 10

t_н - расчётная температура наружного воздуха района или бассейна, для которого проектируется судно; принимается по ГОСТ 24389-89

 

 

Для летнего периода её значение для судов неограниченного района плавания таково: суда внутреннего плавания - 28⁰С

 

 

Расчётный расход воздуха L_T, м³/c, подаваемого для ассимиляции тепловыделений в объём помещений при искусственной вентиляции, определяется из уравнения теплового баланса:

 

;

 

где

с_р = 1004 Дж/кг.0С - изобарная теплоёмкость воздуха;

=1,2кг/м³ - плотность воздуха

 - см. выше

=1-2⁰С - нагрев воздуха в электровентиляторе

 

 

Подача вентилятора L_вент, м³/с, определяется по формуле:

 

 

Где β - практический коэффициент запаса, компенсирующий неучтённые тепловые притоки и несовершенство воздухораспределения по объёму помещений; для дизельных установок принимают β= 1,15

 

 

Подача выпускаемых промышленностью вентиляторов, установленных на речных судах, не превышает 25000 м³/ч, расход через сеть большой, с целью снижения подачи вентилятора можно установить несколько параллельно работающих машин.

Вихревая труба

 

Рисунок 3.1 - Общий вид вихревой трубы

 

Образование холодного и горячего потоков может произойти только в том случае, если энергия входящего потока в вихревой трубе распределяется таким образом, чтобы некоторое ее количество отводилось от охлаждаемого потока и передавалось нагреваемому потоку. Суммарное количество энергии холодного и горячего потоков, отводимых из трубы (если она изолирована), по закону сохранения энергии равно количеству энергии поступающего сжатого газа. Перераспределение энергии является результатом сложных газодинамических процессов, происходящих внутри вихревой трубы.

Виды вихревых труб

 

1. Адиабатная вихревая труба - вихревая труба, у которой отсутствует теплообмен с окружающей средой

2. Не адиабатная вихревая труба - вихревая труба, у которой осуществляется теплообмен с окружающей средой

.   Вихревой нагреватель - вихревая труба, предназначенная для нагревания объектов

.   Вихревой охладитель - вихревая труба, предназначенная для охлаждения объектов

.   Двухконтурная вихревая труба - вихревой охладитель дополнительного потока газа, вводимого но оси камеры энергетического разделения

.   Вихревой эжекторный вакуумный насос - вихревая труба, предназначенная для создания внешнего вакуума

.   Диффузионная вихревая труба - вихревая труба, камера энергетического разделения которой выполнена н форме диффузора с увеличением диаметра от диафрагмы к дроссельному вентилю

.   Противоточная вихревая труба - вихревая труба, в которой отбор охлажденного и нагретого потоков производится с противоположных сторон

.   Прямоточная вихревая труба - вихревая труба, в которой отбор охлажденного и нагретого потоков производится с одной стороны

.   Самовакуумирующаяся вихревая труба - вихревой охладитель, работающий без отбора охлажденного потока

Расчёт вихревой трубы

 

Расчет вихревой трубы включает определение ее температурных, геометрических и термодинамических характеристик.

В качестве исходных для расчета обычно задают следующие данные.

Холодопроизводительность, равная суммарному количеству тепла, отводимому от потребителяQ₀, кДж/ч

Расход воздуха G, кг/ч

Давление воздуха перед трубой p_c, Па

При расчете трубы определяют ее основные геометрические размеры и режимные характеристики: температурный эффект Δ t_x и Δ t_r, расход холодного, горячего, сжатого потоков воздуха

Площадь среза сопла

 

 

гдеp₀ - давление газа перед входом в трубу; p₀ = 300 кПа

I - массовый расход воздуха, кг/с

 

I=P_в×Q_n=1, 2×1, 46=1,752 кг/сек

 

T₀ - температура сжатого воздуха; T₀=293K

 

 

Диаметр сопла

 

мм

 

Диаметр вихревой трубы

 

D=3,65×F^0,5=3,65×2629^0,5=187,15 мм

 

Диаметр диафрагмы

 

d_д= 10,35+0,13µ/D

 

где µ - массовая доля холодного воздуха

Принимаем по таблице 2.3 [7] µ=0,6

 

d_д = (0,35+0,13×0,6) 187,15=80

 

Длина горячего конца

L₁=50D=10000мм

Диаметр холодного конца

L₂=0,5L₁=5000мм

Заключение

 

В данном работе удалось в полном объеме реализовать требования задания.

Рассчитана система вентиляции теплохода проекта №301, разработана конструкция вихревой трубы и её конструктивные элементы.

Технико-экономические расчеты показали, что единовременные капитальные вложения по внедрению технологии изготовления воздуховодов, при планируемом объеме производства могут окупиться за 1,37 года.

Список используемой литературы

 

1.  Чиняев И.А. Судовые системы. Учебник для вузов водн. трансп. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. - 216с.

2. Центробежные вентиляторы. Под ред. Т.С. Соломаховой. Авт.: А.Д. Брук, Т.И. Матикашвили и др. - М.: Машиностроение, 1975. - 416с.

.   Мартынов А.В., Бродянский В.М. - Что такое вихревая труба? - М.: Энергия, 1976. - 153с.

.   Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. - Вихревой эффект. Эксперимент. Теория. Технические решения. Подред. академика РАН А.И. Леонтьева - М.: Энергомаш, 2000. - 211с.

.   Справочник по серийным транспортным судам, Т.7 ЦЕИТИ МРФ - М.: Транспорт, 1973-298 стр

.   Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания. Санитарные правила и нормы Сан. Пин.2.5.2-703-98 Минздрав России, 1998г. - 144 с.

.   Дыскин Л.М. - Вихревые термостаты и воздухоосушители. Учебное пособие. - М.: Нижний Новгород, 1991. - 84с.

.   Решетов Д.Н. Детали машин - М.: Машиностроение, 1987

9.  Допуски и посадки. Справочник. В 2-х частях / В.Д. Мягков и др. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983.

.    Тимофеев В.Н. Расчет линейных операционных размеров и их простановка. Учеб. пособие, 1978.

11. Новиков А.В., Пузанова Н.В., Лыкова Е.С., Киреева М.В. Экономикатранспорта. Методические указания. - М.: ФБОУ ВПО "ВГАВТ", 2012

.   Лапотников К.Н. Расчет станочных приспособлений на точность: Учеб. пособие. - Горький: изд. ГПИ им.А. А. Жданов, 1980.

.   Приспособления станочные и сборочные. Расчеты для проектирования. 1973.

.   Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М., Машиностроение, 1977.

15. Справочник для проектирования естественного освещения - М: Энергия 1986 - 319с.

Содержание

Введение

1. Техническая характеристика теплохода проекта №301

1.1 Основные технические характеристики судна

2. Система вентиляции

2.1 Назначение и принцип действия систем вентиляции

2.2 Основные этапы развития вентиляционных систем

2.3 Классификация вентиляции

2.4 Расчёт системы вентиляции

3. Вихревая труба

3.1 Принцип работы вихревой трубы

3.2 Виды вихревых труб

4. Расчёт вихревой трубы

5. Расчет экономической эффективности

5.1 Определение экономии капиталовложений

5.2 Расчет трудоемкости изготовления воздуховодов по предлагаемой технологии

5.3 Расчет себестоимости изготовления воздуховодов по предлагаемой технологии

5.4 Расчет срока окупаемости капитальных затрат по рассматриваемому мероприятию

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Системы обеспечения комфортного обитания на судах применяются значительно давно, при этом уделяется мало внимания производственным помещениям. Одним из наиболее сложных с точки зрения охраны труда на рабочем месте является машинное отделение: высокий уровень шума, низкая освещенность, сильная вибрация, повышенная температура.

Улучшение качества кондиционирования машинного отделения позволит повысить производительность и качество работы обслуживающего персонала.

В настоящем времени качество воздуха регламентируют Санитарные правила и нормы СанПиН 2.5.2-703-98 "Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания" и ГОСТ 24389-80 "Расчетные параметры воздуха и расчетная температура забортной воды". При этом контролируются следующие показатели: расчетный воздухообмен, температура, скорость движения и относительная влажность. Никаких требований к качеству воздуха по химическому составу бактериологическим показателям не предъявляется.

В связи с тем, что величина тепловыделений от судовых энергетических установок не позволяет применять центральную и местную систему кондиционирования всего машинного отделения, на судах применяется вентиляция рабочих площадок. При этом качество приточного воздуха, зависящее от внешних факторов, оставляет желать лучшего. Кроме того проходя по вентиляционному каналу воздух получает повторное загрязнение.

В этом работе данная проблема решена при минимальных энергозатратах с помощью установки в вентиляционную систему вихревой трубы. Данное мероприятие позволит регулировать температуру и влажность воздуха.

Техническая характеристика теплохода проекта №301