5. Расчет систем энергетической установки

5.1. Топливная система

Топливная система предназначена для приема, перекачивания, хранения, подготовки к использованию (очистки, подогрева высоковязкого топлива) и транспортировки топлива к потребителям. Она состоит из системы топливоподготовки и системы топливоподачи, которая обслуживает двигатель непосредственно. Система топливоподготовки состоит из цистерн, топливоперекачивающих насосов, оборудования для подготовки топлива к использованию (фильтров, сепараторов, подогревателей) и систем трубопроводов с арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП). Главный двигатель, дизель-генератор и автономный вспомогательный котёл судна данного проекта работают на дизельном топливе.

Вместимость цистерн в м3 определяется:

- запасных:

в случае, если все потребители работают на одном сорте топлива

- расходных для главных двигателей:

- расходных для вспомогательных двигателей:

- расходных для вспомогательных автономных котлов:

- сточной

- аварийного запаса топлива:

где – количество главных двигателей, вспомогательных двигателей и автономных котлов;

– номинальные эффективные мощности главного двигателя, вспомогательного двигателя и суммарная мощность всех дизелей СЭУ, кВт;

– удельные эффективные расходы топлива главного и и вспомогательного дизелей, кг/(кВт ч);

– расход топлива автономного котла, – 8,2 кг/ч;

1,1 – коэффициент, учитывающий “мёртвый” запас топлива;

8, 12, 4 и 24 – регулируемая продолжительность потребления топлива из соответствующих цистерн, ч;

– коэффициент использования времени, принимаемый равным для танкеров – 0,62;

– коэффициент использования автономного котла – 0,2;

– продолжительность автономного плавания, – 48 ч;

– плотность топлива, для дизельного – 860 кг/м³;

Подача насоса для перекачивания топлива из запасных цистерн в расходные определяется:

τ = 0,5÷1,0 ч – время ее заполнения, примем 1 ч.

Мощность достаточная для обеспечения подачи и , кВт:

где – коэффициент запаса мощности, принимем 1,3;

– напор топливоперекачивающих насосов, принимаем 400 кПа;

– КПД шестерёнчатого насоса, принимаю 0,5;

По этим данным выбираем топливоперекачивающий шестерёнчатый насос для ГД и ВД марки ЦВС 70 с показателями:

По этим данным выбираем топливоперекачивающий шестерёнчатый насос для ГД и ВД марки А1 3В 8/25-11/10Б с показателями: подача ; давлением подачи ; мощность насоса частота вращения ; параметры энергопитания: частота 50 Гц, напряжение 220 В, род тока – постоянный; масса залитого электронасоса – 123 кг; КПД насоса на дизельном топливе -72%; марка электродвигателя АИР 112М2; мощность электродвигателя – 7,5 кВт; КПД электродвигателя – 80%; ;

Производительность сепаратора Q_ст в м³/ч определяется из условия очистки суточной потребности топлива за 8-12 ч.:

м³/ч

По этим данным выбираем сепаратор марки СЦ-1,5А с показателями: подача – 2,50 ; мощность потребляемая – 2,5 кВт, габариты – 0,975х0,490х0,780 м; масса нетто – 250 кг.

Поверхность теплопередачи подогревателя топлива в м² определяется:

=

где x_к – количество автономных котлов;

k_тп=0,14÷1,304 кВт/(м²·к) – общий коэффициент теплопередачи от воды к топливу;

Δt_тпср=[(Δt_вт’- Δt_вт’’)]/2,3·lg(Δt_вт’/Δt_вт’’)= – среднелогарифмическая разность температур для противоточных топливоподогревателей, °С;

Δt_вт’ и Δt_вт’’ – разность температур горячей воды и топлива на входе и выходе из подогревателя;

С_т – теплоемкость топлива (1,8÷2 кДж/кг·К);

δt_тп – требуемое повышение температуры топлива составляет примерно 10°С.

Понижение температуры воды в топливоподогревателе находится в

пределах 5÷20°С.

Схема топливной системы: