Главная страница
qrcode

Курсовая работа. Курсовой проект по дисциплине Судовое вспомогательное энергетическое оборудование Тема Проектирование системы пожаротушения теплохода типа Волгонефть ицентробежного насоса для обслуживания этой системы


Скачать 256.5 Kb.
НазваниеКурсовой проект по дисциплине Судовое вспомогательное энергетическое оборудование Тема Проектирование системы пожаротушения теплохода типа Волгонефть ицентробежного насоса для обслуживания этой системы
Дата30.05.2020
Размер256.5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файлаКурсовая работа.doc
ТипКурсовой проект
#41915
Каталог

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


по дисциплине

«Судовое вспомогательное энергетическое оборудование »
Тема “Проектирование системы пожаротушения теплохода типа «Волгонефть» и центробежного насоса для обслуживания этой системы “

Выполнил



Проверил

Оценка ______________



Дата ________________


МОСКВА 2008 г.

Введение


С помощью системы водотушения пожар тушат струями воды. Основными элементами системы являются пожарные насосы, магистральные трубопровод с отростками, пожарные краны (рожки) и шланги (рукава) со стволами (брандспойтами).

При выборе принципиальной схемы системы водотушения следует учесть требования Правил Речного или Морского Регистра.

В качестве пожарных насосов на судах применяют одноступенчатые центробежные насосы (наиболее часто по ГОСТ 7958-78).

Два и более пожарных насоса устанавливается на пассажирских судах с длинной 65 м и более, а также на танкерах грузоподъёмностью 2000т и более. При этом один из пожарных насосов должен располагаться вне машинного отделения и питаться от автономного источника энергии.

Приёмные трубопроводы насосов обычно присоединяют к кингстонам или ящикам забортной воды, причём обеспечивается возможность приёма воды из двух мест.

Суммарная подача пожарных насосов должна быть достаточна для одновременного действия 15% общего количества всех установленных на судне пожарных кранов (но не менее трёх), а если мощность главных двигателей 220 кВт и менее - не менее двух.

Если на судне предусматриваются системы пожаротушения, использующие воду от пожарных насосов (воздушно-пенная, орошения, водораспыления), то подача пожарных насосов должна обеспечивать одновременное действие 7,5% пожарных кранов (не менее двух) и одновременную работу одной из других систем, потребляющих наибольшее количество воды.

Напор пожарного насоса определяют расчётом сопротивления трубопровода от наиболее удаленной его точки до насоса с учётом того, что высота компактной струи из ствола должна превышать высоту наиболее высокой палубной надстройки или рубки на 10 м.

Давление воды у любого пожарного крана при истечении должно быть не менее 0,25 мПа, а давление в пожарном трубопроводе не должно превышать 1 мПа. При этом скорость жидкости в нём не должно быть более 4 м/с.

Магистральный трубопровод системы водотушения выполняют в виде кольца или линейным. На всех пассажирских и грузопассажирских судах длиной более 50 м устанавливается кольцевой трубопровод, который должен иметь не менее двух поперечных перемычек с разобщительными клапанами на каждой из них.

Пожарный трубопровод выполняется из бесшовных стальных труб, а материалом арматуры системы может служить сталь, бронза, латунь.

Пожарные рукава выполняют с внутренним диаметром 26,51,66 и 77 мм.

На судах внутреннего плавания применяются рукава диаметром 51 и 66 мм. Длина рукавов для открытых палуб - 20 м, для внутренних помещений 10 м.

Рукава на концах имеют специальные головки для присоединения к пожарным кранам, стволам и между собой.

Конец пожарного ствола снабжают специальным наконечником - спрыском. Диаметр спрыска для ручных стволов, используемых на открытых палубах судов грузоподъёмностью 1000т и более, на пассажирских судах длиной 50 м и более, на буксирах и толкачах мощностью более 220 кВт должен быть не менее 16 мм, на остальных судах - не менее 12 мм.

Анализ исходных данных и выбор принципиальной схемы системы.



Судно представляет собой однопалубный, двухвинтовой, наливной теплоход с полубаком, надстройкой, ходовой рубкой, МО расположенным в кормовой части судна;

Класс Речного Регистра и район плавания «М-СП». ВВП, Балтийское, Азовское, Каспийское, Черное моря, прибрежные районы до 50 миль от берега.

Судно предназначено для перевозки нефтепродуктов;

Грузоподъемность судна 5000 т. - в 8-ми основных и 4 бортовых танках;

Скорость с полным грузом составляет 19,6 км/ч;

Длина судна составляет 128,6 м;

Ширина – 16,5 м;

Максимальная осадка составляет 3,5 м;

Высота надводного борта составляет 2 м, вся высота борта – 5,5 м;

Для определения диаметров трубопровода и параметров насоса системы водотушения производится её расчёт.

Высоту надстройки над палубой НК
S
k
S
Тогда общая высота струи SB
S S
где: o
Для определения необходимого для создания такой струи напора у пожарного крана НK
Для определения НКSBdСВ, которая определяется из таблицы по значениям dШ, lШ, dС
dШlШdСВ = 0,318

По графику находим, что при указанных данных расход воды через один пожарный кран QК3/с =14,4 м3/час, а необходимый напор у пожарного крана НК
Подачу насоса QК3/час определяем из условия одновременной работы 3-х пожарных кранов

Q3/час

Гидравлический расчёт трубопровода системы водотушения

Разобьем трубопровод на два участка с разными диаметрами, участок 1-2 и участок 2-3.
1.Участок 1-2:

Определяется диаметр трубопровода на участке 1-2 d1-2

где: Q1-23/с

Q1-23/с

V1-2
V

Диаметр d´1-2d1-2
Уточняют скорость движения жидкости на участке 1-2:


Вычисляем число Рейнольдса:


где: - кинематическая вязкость жидкости, м/с.

 = 1.516 ·10-6 м/с при t = 5°С


Определяем коэффициент гидравлического трения , который в общем случае является функцией числа RE
для шероховатых труб при R 2300

0,025

, где К
 = 0,086

Определяем потери на участке 1-2:

потери на трение:


где: g - ускорение свободного падения

g = 9,81м/c2

l1-2
местные потери напора:


где: - коэффициент местного сопротивления.

Местные сопротивления на участке 1-2: клапанов 1 шт. = 5; колено 2 шт. = 1

Определяют потери напора на участке 1-2:

h = h2.Участок 2-3:

Определяется диаметр трубопровода на участке 2-3 d2-3

где: Q2-33/с

Q2-33/с

V2-3
V

Диаметр d´2-3d2-3
Уточняют скорость движения жидкости на участке 2-3:


Вычисляем число Рейнольдса:


где: - кинематическая вязкость жидкости, м/с.

 = 1.516 ·10-6 м/с при t = 5°С


Определяем коэффициент гидравлического трения , который в общем случае является функцией числа RE
для шероховатых труб при R 2300

0,025

, где К = 0,085

Определяем потери на участке 2-3:

потери на трение:


где: g - ускорение свободного падения

g = 9,81м/c2

l2-3
местные потери напора:


где: - коэффициент местного сопротивления.

Местные сопротивления на участке 2-3: клапанов 7 шт. = 5; колено 4 шт. = 1

Определяют потери напора на участке 2-3:

h = hНапор создаваемый насосом:

Н = H
где: z1
z2
z1z2
H = 40 + (4,92+ 15,52) + (6 – 1)  66м
3 Расчет центробежного насоса.

3.1Исходные данные для расчета рабочего колеса.

Рабочее колесо является наиболее важным элементом центробежного насоса. Если возникает необходимость аналитического расчёта насоса, как в нашем случае, то расчёт ведётся с учётом геометрии ранее спроектированных насосов с высокими энергетическими показателями.

Q= 0,012м3/с = 43,2м3/час

Н = 66м

n = 2900об/мин

3.2 Расчёт рабочего колеса насоса и построение треугольников скоростей.

Исходя из принятых значений Q, Н и n определяют коэффициент быстроходности ns

Из таблицы для соответствующего коэффициента ns, позволяющие определить основные размеры рабочего колеса, имеющего высокий гидравлический коэффициент полезного действия.

Z = 7

Коэффициент полезного действия проектируемого насоса.

 = 
Г

где: DПР

где: k = 4,1÷4,2 при ns
о

Потери, обусловленные трением наружных поверхностей дисков колес о воду.


м

Коэффициент полезного действия проектируемого насоса.

 = 0,89 0,95 0,75 = 0,595

Мощность насоса:


где: - плотность жидкости, 1000 кг/м3;

g - ускорение свободного падения 9,81 м/c2.

Находим диаметр вала:


Для пожарных насосов, работающих с подпором и не требующих установки вакуумной ступени, диаметр ступицы колеса dст
Диаметр входа в рабочее колесо Do

где: Q - расчётная подача насоса, т. е. количество жидкости, проходящей через

рабочее колесо в единицу времени 3/с

Vo
VС помощью ранее выбранных коэффициентов Z, находим:

- диаметр рабочего колеса на выходе D2
D- ширину рабочего колеса на выходе B

Диаметр колеса на входе D1Dоns
При этом отношение D1/ D2
0,37  0,42 при ns

Эти данные позволяют определить скорости движения жидкости на выходе и на входе из колеса и построить треугольники скоростей.

Переносная скорость на выходе из рабочего колеса:


Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе из рабочего колеса:


где: 2

где: 2

22
В судовых насосах жидкость в рабочее колесо поступает без предварительного закручивания на входе Vu1
Найдем скорость:
где НтСтроим треугольник скоростей потока на выходе из рабочего колеса (рис.1) и определяем угол 2

Фактический угол наклона лопасти на выходе из колеса 2 л2
Угол 2 л
Δ2 л
2 л2 Δ2 л
р - поправка Пфлейдерера, которая учитывает степень снижения напора из-за циркуляции жидкости в зависимости от качества обработки поверхности , относительной длины лопастей D1/D2Z:


 = (0,55  0,65) + 0,6 sin 
Напор при бесконечном числе лопастей НT

Окружная составляющая абсолютной скорости потока на выходе Vu2∞Z=:


Угол наклона лопасти на выходе из рабочего колеса:


2 л выбр - 2 л расч = 0

Задачу считаем решённой, так как 2 л расч не отличается от 2 л выбр более, чем на 0,5о.

Уточняем значения коэффициента стеснения 2Vm2
Строим треугольник скоростей на выходе при Z= и при Z=7

С целью получения рабочего колеса с высоким КПД определяем степень реактивности:


Значение должно лежать в пределах 0,6  0,8
Определяем параметры потока жидкости на входе в колесо. Радиальную составляющую абсолютной скорости Vm1Vm2
Vm1Vm2
Ширину колеса на входе В1

где: 1

Принимаем угол

Переносная скорость на входе в рабочее колесо:


Строим треугольник скоростей на входе(рис. 11).

Определяем 1

При таком значении 1111
о ÷ 20о

заставляя жидкость натекать на лопасть с некоторым положительным углом атаки = 6о- 8о .

о

Из треугольника скоростей на входе определяем величину относительной скорости W1удW2
Опыт конструирования насосов с высоким КПД показывает, что межлопастной канал должен слегка увеличиваться, т. е. скорость W2W1уд
W2W1уд
Уточняем насколько выбранное число лопастей отличается от наивыгоднейшего:


Различие Z
3.3 Профилирование рабочего колеса насоса.

Прежде чем приступить к профилированию меридионального сечения рабочего колеса и построению вида лопасти в плане, необходимо принять следующие допущения.
C целью облегчения изготовления литых рабочих колёс насосов с nsns
  • С учётом первого допущения, форма входной кромки - прямая, параллельная оси насоса (вид сверху), а в меридиональном сечении имеет угол наклона от 0 до 30о, причём меньшие значения соответствуют меньшим nsКонтур меридионального сечения строим таким образом, чтобы ширина канала изменялась плавно от входа к выходу.

    3.4 Расчет и профилирование проточных каналов корпуса насоса.

    Проточные каналы корпуса насоса состоят из каналов, подводящих и отводящих жидкость из рабочего колеса. На расчётном режиме работы насоса движение жидкости считается установившимся, а обеспечение такого движения возможно только при асимметричном потоке до и за колесом.

    Ширина сечения b2
    В
    Цилиндрическую часть спиральной камеры продолжают от диаметра D2 D3D3ns
    D
    где: kckg
    Для определения площади отдельных сечений спирали необходимо знать скорости потока в этих сечениях. Для упрощения проектирования каналов принимаем допущение о том, что средняя скорость движения жидкости одинакова во всех сечениях.

    VПрофилирование спиральной камеры сводится к определению площади восьми сечений для = 5о ,90о, 135о, 180о ,225о, 270о, 315о, 360о:


    2 2

    2 2

    2 2

    2 2
    Принимаем сечение в виде трапеции со скруглёнными краями то Fhтр :

    где:  - угол раскрытия стенок спирального канала,  = 36

    С целью исключения отрыва жидкости от стенок диффузора, угол его раскрытия до. Принимаем до

    Определяем диаметр напорного патрубка Dн
    DДиаметр напорного патрубка Dн
    Определим диаметр круга D, площадь которого равна площади наибольшего сечения спиральной камеры F360

    Определяем длину диффузора:


    3.5 Расчет осевой силы и способа ее уравновешивания.

    Во время работы центробежного насоса с односторонним входом на колесо действует осевая сила, значение которой в основном определяется разностью давлений на правую и левую стороны внешней поверхности рабочего колеса, вызываемых жидкостью, попадающей в зазор между колесом и корпусом насоса из спиральной камеры. Если давление на внешние поверхности дисков рабочих колёс, заключённых между радиусами R2RoRorст
    Определим осевую силу, действующую в сторону всасывания:


    Pос’ = 3417Н

    В противоположную сторону на колесо действует сила, создаваемая давлением жидкости на входе в колесо и реактивная сила, вызванная поворотом потока с осевым направлением движения на радиальное. Сумма этих сил равна:

    Р2 - r2 )+ · Q· V
    =100062 3,14 0,0412 + 1000 0,012 2,366 = 556,8 Н

    где: Р1
    Н1д = 10 + 0,2 = 10,2 м - напор на входе в колесо;

    Но
    Нвд= 0,2 м - максимальная допустимая вакуумметрическая высота всасывания.
    Осевая сила Рос
    Р
    Для уравновешивания этой силы в одноступенчатых судовых насосах одностороннего входа обычно используют уплотнения на заднем и переднем диске рабочего колеса одинакового диаметра и разгрузочные отверстия в заднем диске. Диаметр и число разгрузочных отверстий можно определить из условия, что суммарная площадь разгрузочных отверстий должна быть в 4 раза больше площади зазора в уплотнении:

    F-3 = 3,14 0,082 0,4 10-3 = 1 10-4 м2

    где: = 0,4 мм - зазор в уплотнении.

    Диаметр разгрузочных отверстий:


    где: Z = 5 - число отверстий.




    перейти в каталог файлов


  • связь с админом