thiết kế hệ thống làm mát bằng dầu cho tàu chở hàng

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu về tàu:
1.1.1 Khái quát về con tàu:
Tàu được thiết kế và trang bị để chạy biển viễn dương nhưng chủ yếu là
trong vùng châu Á, Trung đông và ven biển Việt nam.
Tàu có kết cấu hàn , boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên
boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách đuôi
thẳng đứng và bánh lái treo bán cân bằng.
Buồng máy và thượng tầng bố trí phía lái.
Tàu có 5 cặp khoang hàng, 1 cặp két chứa cặn và 5 cặp két nước dằn trong
khu vực khoang hàng.
Mạn kép có chiều rộng 1,2 m và đáy đôi có chiều cao 1,4 m trong khu vực
khoang hàng thoả mãn yêu cầu 13F của IMO được dùng để làm két nước dằn.
Các két sâu khoang mũi/lái cũng được dùng để chứa nước dằn.
Các két dầu hàng được chia ra làm hai hạng với hai hệ thống đường ống
độc lập và hệ thống điều khiển dầu hàng có khả năng thực hiện việc xả/nạp
hàng với hai hạng dầu đồng thời.
Buồng máy được cách ly với khoang hàng bằng một buồng bơm và một
cofferdam (giếng hút dầu hàng). Một đường hầm được bố trí bên trong đáy đôi
dọc theo đường tâm tàu.
1.1.2. Danh mục dầu hàng:
Danh mục dầu hàng mà tàu có thể vận chuyển hợp pháp theo dấu hiệu
phân cấp, kiến trúc kỹ thuật, không có hại cho lớp sơn vỏ tàu và hệ thống làm
hàng là như sau:
-Dầu nhiên liệu : F.O
-Dầu gazoan : Gasoline
-Dầu máy bay
-Dầu hoả.

1.1.3. Kích thước chủ yếu:
Chiều dài toàn bộ : 145,30 m
Chiều dài BP : 136,60 m
Chiều rộng : 20,80 m
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 2
Chiều cao : 11,20 m
Mớn nước thiết kế : 8,00 m
Mớn nước kết cấu : 8,45 m
1.1.4. Trọng tải và dung tích:
Trọng tải trong nước có tỷ trọng 1,025T/m3 tại mớn 8.00m là 13000T và
tại mớn 8.45 m là 14000T
Dung tích các két như sau:
Các Két dầu hàng ( kể cả két chứa cặn) : 14500 m3
Các két dầu nặng : 750 m3
Các két dầu DO : 150 m3
các két dầu LO : 50 m3
Các két nước ngọt : 100 m3
Các két nươc dằn : 5200 m3
1.1.5. Máy chính:
01 Máy MAN B&W 7S35MC
MCR : 4440 kW x 173 rpm
CSR : 3774 kW x 163 rpm
Máy có khả năng vận hành với dầu nặng HFO 380cst
1.1.6. Tốc độ:
Tốc độ ( được bảo đảm ) tại mớn nước 8.45 m , công suất máy chính CSR
và trạng thái vỏ tàu nhẵn sạch, chạy trong biển sâu, nước yên tĩnh, tốc độ gió

không quá 3 độ Bôpho : không nhỏ hơn 13.0 hl/h.
1.1.7. Suất tiêu hao nhiên liệu:
120g/cv.h
1.1.8. Tầm hoạt động:
14000 hl tại mớn nước 8.45 m và tốc độ hành trình 13.0 hl/h.
1.1.9. Qui phạm và luật lệ:
Tàu được đóng và trang bị phù hợp với qui phạm và luật lệ sau đây , dưới
sự giám sát của NK và sẽ mang dấu hiệu phân cấp như sau:
NS*, Tanker for product oil ( Điểm bắt cháy dưới 60 độ C)
MNS*, MO , In Water survey.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 3
Tàu được đăng ký cờ Việt nam.
Các luật lệ và qui phạm được áp dụng kể cả các thông tri có hiệu lực tại
thời điểm ký hợp đồng.
1.1.9.1. Luật và Qui phạm phân cấp tàu của Đăng kiểm tàu thuyền năm 2000
và các sửa đổi của nó.
1.1.9.2. Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển, 1974 và cả nghị
định 1978 và các sửa đổi của nó 1981, 1983, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992,
1994 và 1996.
1.1.9.3. Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiểm từ tàu 1973 ( Phụ lục I, II,
IV ,V & VI đối với khí Nox) và nghị định 1978 bao gồm cả qui tắc 13F của
IMO ( các sửa đổi của qui tắc 13F phu lục 1 của MARPOL 73/78 , MEPC
32/WP2)
1.1.9.4. Công ước về qui tắc quốc tế nhằm ngăn ngừa đâm va trên biển 1972
với sửa đổi 1981,1987, 1989.
1.1.10. Chứng nhận:

Các giấy chứng nhận sau đây hoặc giấy chứng nhận tạm thời phải được
hoàn thành khi giao tàu.
1.1.10.1. Giấy chứng nhậ phân cấp
1.1.10.2. Giấy chứng nhận đường tải trọng quốc tế.
1.1.10.3. Giấy chứng nhận ngăn ngừa ô nhiểm dầu trên biển.
1.1.11. Thuyên viên:
Khu vực sinh hoạt đủ không gian cho các buồng sau đây:
Bảng 1.1: Các buồng trên tàu
Hạng Số buồng Số người
Buồng thuyền trưởng 3 ( cả chủ tàu) 3
Sĩ quan 7 7
Hạ sĩ quan 10 20
Tổng 20 30
Trang bị cứu sinh được thiết kế và lắp đặt cho 30 người.
1.1.12. Vật liệu và công nghệ:
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 4
Người lao động tham gia vào việc đóng tàu phải đáp ứng được chất
lượng tay nghề yêu cầu cho mục đích sử dụng và là trách nhiệm của nhà đóng
tàu.
Tất cả các vật liệu , máy moc thiết bị tuân theo tiêu chuẩn ISO và tiêu
chuẩn của nhà sản xuất cũng như tiêu chuẩn của xưởng đóng tàu.
1.1.13. Phụ tùng dự trữ:
Các dụng cụ, phụ tùng dự trữ được cung cấp phù hợp với yêu cầu của qui
phạm và tiêu chuẩn của nhà sản xuất trừ những qui định đặc biệt khác được đè
cập tới trong spec này.
1.1.14. Chủ tàu phải cung cấp:

Chủ tàu phải cung cấp các hạng mục sau đây cho xưởng đóng tàu lắp đặt:
• Các loại hải đồ.
• Hải đồ cho xuồng cứu sinh
• Cờ các loại, trang bị tín hiệu và hàng hải
• Đồ dùng nấu bếp và dụng cụ nấu ăn bao gồm xoong nồi, cốc chén,
dao kéo, bát đĩa .v.v.
• Chăn ga gối đệm, rèm mành, khăn bàn quần áo, .v.v.
• Chổi, bàn chải, máy hút bụi ,v.v.
1.1.15. Các trạng thái tải trọng:
Các trạng thái tải trọng sau đây phải được đưa vào tính toán cân bằng và
ổn định:
-Tàu không
-Tàu lên đốc
-Trạng thái dằn theo IMO
-Trạng thái dằn bình thường
-Trạng thái tải đồng đều tại mớn thiết kế.
-Trạng thái tải với từng nhóm hàng
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 5
1.2. Phần vỏ:
Tàu được thiết kế tại mớn 8.45 m và là tàu vỏ thép kết cấu hoàn toàn là
hàn. Độ cong trên boong chính trong khu vực khoang hàng là khoảng 300mm.
Boong chính tại khu vực buồng máy , khoang mũi và khoang lái là không có độ
cong. Các boong thượng tâng cũng không có độ cong . Tất cả các boong đều
không có dải chuyển tiếp trừ boong nâng mũi (150mm).
Việc thi công kết cấu thân tàu được tiến hành phù hợp với thực tế công
nghệ của xưởng đóng tàu.

Một vách dọc kín dầu dạng vách sóng chạy dọc tâm tàu và 8 vách ngang
kín dầu bố trí trong khu vực khoang hàng.
Các cơ cấu chính được thiết kế và tính toán phù hợp với các yêu cầu của
qui phạm về tàu dầu. Kết cấu thân tàu được tính toán với hàng lỏng có khối
lượng riêng 1.025T/m3 ở trạng thái các khoang hàng và két chứa cặn là đầy và
khoang kế cận là rỗng.
Thép vậtliệu là loại thép dẻo đã được đăng kiểm chấp nhận. Các laọi thép
chưa được qui phạm chấp nhận phải tuân theo các tiêu chuẩn của ISO và/hoặc
tiêu chuẩn của xưởng.
Để đảm bảo độ bền cảu mối hàn , phải chụp x-quang số điểm thích hợp đối
với các cơ cấu quan trọng theo yêu cầu của qui phạm.
1.3. Phần máy:
1.3.1. Khái quát:
Hệ động lực bao gồm một chân vịt và một động cơ thấp cấp. Vị trí điều
động tàu, điều khiển động cơ trên buồng lái và trong buồng CCR.Trong trường
hợp sự cố có thể điều khển ngay tại động cơ.
Động cơ có thể chạy với dầu nặng, độ nhớt lên tới 380cst tại 50 oC.
Hệ thống phát điện bao gồm 3 tổ máy và 1 tổ máy phát sự cố.
Bảng điện chính được bố trí trong buồng CCR và bảng điện sự cố được bố
trí trong buồng máy phát sự cố.
Công suất của các tổ máy dựa trên bảng phân tải như sau :
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 6
Bảng 1.2: Bảng phân tải
Tình trạng Số tổ máy hoạt động
Bình thường 1 tổ máy
Rửa két trên biển 2 tổ máy

Xả hàng 3 tổ máy
Manơ 2 tổ máy
Cập cầu 1 tổ máy hoặc 1 tổ máy phát sự cố
Động cơ Điezel của tổ máy có thể chạy với dầu nặng kể cả lúc khởi động
và chạy vơí tốc độ thấp.
Hệ thống gia nhiệt tàu bao gồm một nồi hơi đốt dầu và một nồi hơi kết
hợp. Nồi hơi đốt dầu được dùng đẻ gia nhiệt cho toàn bộ các két dầu hàng, gia
nhiệt nước biển làm sạch két…Hai nồi hơi này là kiểu tự động hoàn toàn.
Nồi hơi đốt dầu dùng dầu nặng.
Các máy nén khí và bơm dùng cho hệ thống động lực được thiết kế sao
cho động cơ chính vận hành tại công suất liên tục lớn nhất (MCR) với những
điều kiện sau :
Nhiệt độ nước biển : 32 oC
Nhiệt độ xung quanh : 45 oC
Áp suất khí quyển : 0.1 Mpa
Độ ẩm : 60%
Nhiệt độ LTFW : 36oC
1.4. Sơ bộ về hệ thống làm mát nước ngọt:
1.4.1. Nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống:
Trong quá trình làm việc của động cơ do nhiệt độ của chất khí cao các chi
tiết của động cơ tiếp xúc với khí cháy đồng thời do ma sát vơi nhau nên nhiệt độ
của chúng lên rất cao, để tránh biến dạng cho các chi tiết và đảm bảo chất lượng
dầu bôi trơn, để lượng không khí nạp được đảm bảo thì phải làm mát động cơ.
Công chất dùng để làm mát động cơ là: Nước, không khí, dầu
Xuất phát từ những yêu cầu trên, đòi hỏi hệ động lực phải có một hệ thống
tải phẩn nhiệt đó ra khỏi các thiết bị, máy móc, hay nói cách khác là phải có một
hệ thống làm mát các chi tiết đảm bảo cho sự vận hành của các thiết bị.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU

THỦY
Trang: 7
1.4.1.1. Chức năng, nhiệm vụ:
Hệ thống làm mát nước ngọt động cơ có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ các chi
tiết động cơ tiếp xúc với khí cháy( xi lanh, nắp xi lanh ) trong phạm vi cho
phép. Nó đảm bảo độ bền cho các chi tiết này, đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho
dầu bôi trơn xi lanh, tránh bó kẹt xéc măng Đồng thời cũng có thể sử dụng
nước ngọt làm mát không khí nén để đảm bảo công suất tối đa của động cơ mà
không để nhiệt độ khí cháy cao quá cho phép.
Tải nhiệt lượng ra khỏi các thiết bị.
Đo, kiểm tra, duy trì và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát theo từng chế độ
vận hành của trang thiết bị.
Sử dụng nước ngọt làm mát động cơ có ưu điểm là bảo đảm làm mát sạch
có thể nâng cao nhiệt độ nước làm mát để đảm bao hiệu suất động cơ.
1.4.1.2. Yêu cầu:
Động cơ chính phải có một bơm làm mát chính đủ sản lượng để cung cấp
ổn định ở công suất liên tục lớn nhất của máy và một bơm dự phòng có sản
lượng đủ cung cấp nước làm mát ở điều kiện hàng hai bình thường.
Hệ thống làm mát phải có đủ lưu lượng nước để làm mát động cơ (giữ cho
nhiệt độ các chi tiết trong phạm vi cho phép) có khả năng điều chỉnh được khi
chết độ khai thác thay đổi.
Động cơ lai maý phát điện, máy phụ cần có một cặp bơm làm mát trong đó
có một bơm làm mát chính và một bơm làm mát dự phòng đủ sản lượng để cung
cấp nước ổn định ở công suất lớn nhất của máy. Các bơm này phải được nối với
hệ thống để sẵn sàng sử dụng.
Tất cả các bơm phải được dẫn động bằng nguồn năng lượng độc lập.
Hệ thống nước ngọt phải có két giãn nở để cho khí hơi thoát ra tránh tạo
thành các nút hơi, để nước có thể giãn nở và bổ xung lượng nước hao hụt. Két
dãn nở bố trí trên đường ống hút của bơm để tăng lực cửa hút, tránh xâm thực.
Nhiệt độ nước làm mát phải được kiểm soát và theo dõi.

Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc thép liền tráng kẽm,
các ống phải là ống liền.
Các chi tiết vỏ thép và hợp kim đồng phải được lắp đặt cực kẽm để bảo vệ.
1.4.2. Giới thiệu sơ bộ các thiết bị trong hệ thống, bảng thiết bị:
1.4.2.1. Các thiết bị vận chuyển trong hệ
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 8
Bao gồm:bơm, đường ống, van,ống nối,cút nối đây là những thiết bị dùng
để vận chuyển nước để làm mát các thiết bị trong hệ thống nhiên liệu như động
cơ chính, diesel lai máy phát điện.
Các thiết bị trên sử dụng để vận chuyển công chất làm mát nên dễ xảy ra
ăn mòn, xâm thực của nước biển, rỗ…
Hình 1.1: bơm ly tâm trục đứng
Hình 1.2: Van RAF, Bơm booster, đường ống
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 9
Hình 1.3: Van an toàn
1.4.2.2. Thiết bị lọc:
Bao gồm máy lọc hoặc bầu lọc, thiết bị khử khí là những thiết bị dùng để
lọc tạp chất trước khi đưa nước đi làm mát thường có kết cấu là các màng lọc,
hoặc máy lọc dạng ly tâm.
Hình 1.4: Thiết bị lọc tự động
Đây là những thiết bị làm việc trực tiếp với nước biển nên dễ xảy ra
hiện tượng ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa vì vậy cần phải được chế tạo

bằng những vật liệu có khả năng chống lại các hiện tượng trên như mạ crom
hoặc thấm nito.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 10
1.4.2.3. Thiết bị làm mát:
Là thiết bị dùng để lấy nhiệt của nước sau khi đi làm mát hệ thống
nhiên liệu Sau khi lấy nhiệt từ động cơ hay thiết bị, nước ngọt được đưa qua
bầu làm mát.Tại đây nước ngọt sẽ nhả nhiệt cho nước biển.
Hình 1.5: Bầu sinh hàn
1.4.2.4. Két giãn nở
Trong hệ thống nhiệt độ của nước ngọt cao có khả năng sinh hơi
giảm năng suất tải nhiệt, bơm tuần hoàn dễ bị e, cho nên phải bố trí một két dãn
nở tránh tạo bọt ngoài ra còn làm nhiệm vụ bổ xung nước ngọt vào hệ thống
trong quá trình làm việc.
1.4.2.5. Thiết bị kiểm tra
Hình 1.6: Thiết bị đo áp suất
Chủ yếu là các thiết bị kiểm tra như đồng hồ đo nhiệt độ, rơ le báo
nhiệt độ cao và đồng hồ đo áp suất của nước làm mát trong đó nhiệt độ của
nước làm mát được xác đinh theo lí lịch máy hoặc có thể xác định dựa vào tính
toán, áp suất của nước làm mát được xác định qua thử nghiệm tại nơi sản
xuất.Thông thường cột áp của bơm nước tuần hoàn là 5-10 m.c.n.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 11
1.4.2.6. Bảng thiết bị

Bảng 1.3: Thiết bị và số lượng trong hệ thống
1.4.3. Nguyên lý hoạt động:
1.4.3.1. Làm mát vòng ngoài.
Nước từ L.T.F.W. EXPAN. T.K. sẽ được hai cụm bơm NO.1 và NO.2
COOLING FW PUMP (một cụm bơm dùng và một bơm dự phòng) hút và đẩy
tới hai bầu sinh hàn NO.1 và NO2 CENTRAL FW COOLER tại đây nó nhả
nhiệt cho nước biển và được đưa tới van ba ngả 19. Van này có nhiệm vụ điều
chỉnh lưu lượng nước làm mát đã qua bầu sinh hàn và chưa qua bầu sinh hàn để
cho nhiệt độ của nước ở đầu ra ko đổi nhờ vào các thiết bị đo chuyện dụng. Sau
đó nước làm mát được cho đi qua các đường ống để đến làm mát cho các thiết
bị.
a) Qua đường ống 55 để đi làm mát M/E AIR COOLER, M/E L.O.
COOLER, M/E JACKET W.COOLER, STEADY BEARING.
b) Qua đường ống 45 để đi làm mát ECR AIR CONDITIONER, NO.1
và NO.2 MAIN AIR COMPRESSOR (một máy nén sự dụng mà một dự
phòng), CASCADE
c) Qua đường ống 43 để đi làm mát COOKROOM AIR
CONDITIONAER, NO.1 và NO.2 AIR CONDITIONER (một sử dụng và một
dự phòng), NO.1 và NO.2 REF. CONDENSER (một sử dụng và một dự
phòng).
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 12
=> Sau khi làm mát các thiết bị trên nước được tập trung về đường ống
85 và đi làm mát ATMO. CONDENSER rồi đi đến đường ống 61.
d) Qua đường ống 44 đi làm mát NO.1, NO.2 và NO.3 G/E 6L16/24
(hai máy hoạt động một máy dự phòng). Sau khi làm mát hơi nước sẽ đi qua
đường ống hơi và về bầu ngưng, phần nước còn lại được chia làm hai phần.

Một phần sẽ đi qua bộ quá nhiệt của thiết bị COOLING WATER DE-
AERATION, một phần sẽ tập hợp về đường ống 62.
=> hai đường ống nước từ hai đường ống 61 và 62 sẽ được hai cụm bơm
COOLING FW PUMP hút và trở lại vòng tuần hoàn.
* Nước và hơi mất mát trong quá trình hoạt động của các thiết bị sẽ được
cấp thêm vào bầu ngưng.
1.4.3.2. Làm mát vòng trong (máy chính).
Nước sau khi được tách khí từ DE-AERATING TANK sẽ được hai cụm
bơm JACKET COOLING F.W. PUMP (một sử dụng một dự phòng) hút và đẩy
đi làm mát cho máy chính. Sau khi làm mát cho máy chính nước được chia ra
làm các phần:
a) Qua COOLING WATER DRAIN, DRAIN FROM
BEDPLATE/CFEANING TURBOCFARGER.
b) Qua FRESH WATER OUTLET FOR HEATING FUEL OIL
DRAIN PIPES rồi quay lại cửa hút của bơm.
c) Qua COOLING WATER DE-AERATION chia làm hai phần: Phần
hơi được đưa về bầu ngưng còn phần nước được đưa đi qua thiết bị F.W.
GENERATOR. van ba ngả 78 làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng nước từ 2
đường ống trước và sau khi đi qua F.W. GENERATOR để điều chỉnh nhiệt độ
nước ở cửa ra của van. Sau đó nước sẽ được nhả nhiệt tại M/E JACKET
WATER COOLER rồi hợp với nước trước khi vào M/E JACKET WATER
COOLER bởi van ba ngả 79 rồi trở về DE-AERATING TANK
* phần hơi từ DE-AERATING TANK sẽ được đi lên bầu ngưng và nước từ bầu
ngưng được chuyển xuống DE-AERATING TANK nhờ các thiết bị tự động
được cảm biến bởi ALARM DEVICE
* Nước và hơi mất mát trong quá trình hoạt động của các thiết bị sẽ được
cấp thêm vào bầu ngưng.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU

THỦY
Trang: 13
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
2.1. Tính toán vòng trong:
2.1.1. Sản lượng nước ngọt:
Tại vòng trong ngọt nhả nhiệt cho bộ sinh hàn và trở lại nhận nhiệt từ máy
chính
Sản lượng nước ngọt được tính theo công thức sau:
)(
ttC
Q
G
v
dc
r
dcm
dc
o
n
−
=

(kg/h)
Trong đó:
dc
o
Q
_ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ động cơ (kJ/h)
Cm _ Tỷ nhiệt của nước ngọt (kJ/kg.độ)(oC)
r

dc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ (oC)
v
dc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt vào động cơ (oC)
Nhiệt lượng mà nước ngọt nhận được từ động cơ hay chính là nhiệt
lượng do động cơ tỏa ra căn cứ vào loại động cơ cụ thể mà xác định, có thể cho
trong lý lịch của động cơ hoặc có thể được tính theo công thức sau:
dc
o
Q
= Ne. ge.α.QH
(kJ/h)
Trong đó:
Ne _ Công suất có ích của động cơ (CV)
Ge _ Suất tiêu hao nhiên liệu (kg/CV.h)
QH _ Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kJ/kg)
α _ Hệ số nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi, thường: α = (15÷35)%
Trong trường hợp có làm mát đỉnh piston, phải tính cả nhiệt lượng do đỉnh
piston tỏa ra.
Tất cả các trị số nhiệt lượng được tính theo công thức trên là được tính
trong điều kiện thiết kế tức là động cơ làm việc ở phụ tải thiết kế, do đó sản
lượng của bơm phải được tăng lên. Mặt khác, sau một thời gian sử dụng, sản
lượng của bơm giảm xuống do nhiều nguyên nhân như các chi tiết của bơm bị
mòn, đường ống có cáu cặn, Ngoài ra, còn phải xét đến một yếu tố nữa là có
trường hợp động cơ cần quá tải trong một thời gian nhất định. Chính vì những
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 14
lý do như vậy, sản lượng của bơm thường được tăng lên so với trị số tính toán
từ 15÷20%.
Bảng 2.1 Tính toán sản lượng nước ngọt cho máy chính
Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát máy chính là:
Q
b
= 352 m³/h
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
STT Hạng mục tính Kí hiệu Công thức và nguồn
gốc
Kết quả Đơn vị
1 Công suất có ích của
động cơ
Ne Thông số tàu
2774
Cv
2 Vòng quay n Thông số tàu
163
v/ph
3 Hệ số nhiệt lượng do
nước làm mát lấy đi
α
Chọn
α
= (15÷35)%
20

%
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
41868 kJ/kg
5 Suất tiêu hao nhiên
liệu
g
e
Thông số động cơ
120
g/Cv.h
6 Nhiệt lượng nước ngọt
nhận từ động cơ
Q
dc
o
H
đc
QNe.ge.Q .
0
α
=
2787404
kJ/h
7 Tỉ nhiệt của nước ngọt Cm Theo nhiệt độ nước
làm mát
1,36
kJ/kg.độ

8 Nhiệt độ nước ngọt
vào động cơ
t
v
dc
Thiết kế chỉ định
75
C
o
9 Nhiệt lượng nước ngọt
ra khỏi động cơ
t
r
dc
Thiết kế chỉ định
82
C
o
10 Sản lượng nước ngọt
G
n
)(
ttC
Q
G
v
dc
r
dcm
dc

o
n
−
=
293
h
m
3
11 Sản lượng bơm
Q
b
20% )
(
n
b n
Q G
G
= +
352
h
m
3
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 15
2.1.2. Tính két giãn nở:
Bảng 2.2: Bảng tính két giãn nở máy chính
Vậy chọn két giãn nở cho máy chính có dung tích: V=0,6 m³
2.1.3. Tính bầu sinh hàn:
Các công thức sử dụng lấy từ sách “Thiết kế hệ thống động lực tàu thuỷ ”

Diện tích truyền nhiệt:
.
Q
F
K t
=
∆
(m
2
)
Trong đó:
Q - nhiệt lượng trao đổi qua bộ làm mát, kJ/h.
∆t - hiệu nhiệt độ trung bình của bộ làm mát, độ.
∆t = 0,5.[(t’
nn
+ t’’
nn
) - (t’
nb
+ t’’
nb
)]
t’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa vào, t’
nn
= 82
o
C
t’’

nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 75
o
C
t’
nlm
- nhiệt độ nước ngọt làm mát ở cửa vào,t’
nlm
= 60
o
C
t’’
nlm
- nhiệt độ nước ngọt làm mát ở cửa ra, t’’
nlm
= 70
o
C
∆t = 0,5.[(82 + 75) - (60 + 70)] = 13,5
o
C
K - hệ số truyền nhiệt.
21
11
1
αλ
δ
α

++
=K
(kJ/m
2
.độ.h)
Trong đó:
α
1
- hệ số toả nhiệt từ chất lỏng đến ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
α
2
- hệ số toả nhiệt từ ống đối với chất lỏng ngoài (Kcal/m
2
.h.
o
C).
δ - chiều dài của ống (m).
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
STT Hạng mục tính Kí hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị

1 Công suất máy
N
e
Đã tính ở trên
2774
cv
2 Hệ số tính toán
V
p
Chọn theo quy phạm
0,2
3 Dung tích két
V
3
.
10
p e
V
V N
−
=
0,5548
m
3
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 16
Bộ làm mát sau một thời gian làm việc thường xuất hiện cáu cặn ở hai mặt
sàng và trong ống, làm hệ số truyền nhiệt giảm xuống và giảm lượng nhiệt trao
đổi, cho nên khi tính toán hệ số truyền nhiệt thường đưa thêm một hệ số điều

chỉnh β vào trong công thức:
K
’
= β.K
Thông thường β = 0,7
÷
0,8. Chọn β = 0,8.
Theo số liệu kinh nghiệm chọn bộ làm mát dạng bầu tròn - ống (đường
kính ống 10
÷
15 mm), chọn K = 1200 [kcal/m
2
.h.
o
C].
Khi xét đến ảnh hưởng của cáu cặn:
K = β.K = 0,8.1200 = 960 [kcal/m
2
.h.
o
C] = 4018,368 [kJ/m
2
.h.
o
C]
Bảng 2.3: Bảng tính toán bầu sinh hàn cho máy chính
Vậy diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn phục vụ cho máy chính: F =
51 m
2
2.1.4. Chọn bơm làm mát:

Sản lượng nước ngọt cần làm mát là 352 m³/h cho lên ta chọn bơm ly tâm
Victor S-220 với các thống số kĩ thuật như sau:
• Hãng sản xuất: Victor
• Loại: Tự mồi
• Công suất (kw): 18,5
• Lưu lượng (m³/h): 350
• Cột áp (m): 12
• Số vòng quay (vòng/phút): 960
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
Thiết bị Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị
Máy chính
Diện tích trao
đổi nhiệt
F
.
Q
F
K t
=
∆
Q = 2787404 kJ/h
K = 4018,368 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 13,5
o
C

51 m
2
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 17
Hình 2.1: Bơm ly tâm Victor s-220 (350m³/h)
2.1.5. Tính đường ống:
Yêu cầu của dòng chảy của nước trong hệ thống làm mát là từ 0.5÷3 m/s.
Chọn V=3 m/s
Công thức tính đường kính ống trong hệ thống:
2
.
dc
b
v
Q
d
=
Π
(m)
Trong đó:
Q: Lưu lượng bơm, m³/s
V: Vận tốc dòng chảy, m/s
350
2 2 0,20
. 3,14.3.3600
dc
b
v
Q

d
= = =
Π
(m)
Vậy ta chọn đường kính ống đi làm mát máy chính là: 0,20(m)
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 18
2.2. Tính toán vòng ngoài:
2.2.1. Sản lượng nước ngọt:
Tại vòng ngoài nước ngọt nhả nhiệt cho bộ sinh hàn và trở lại nhận nhiệt
từ các thiết bị làm lạnh, sinh hàn dầu nhờn, sinh hàn máy chính, máy phát điện.
Sản lượng nước ngọt được tính theo công thức sau:

2.
( ) ( ) ( )
mpd dn dc
o o o
r v r v r v
n
m mpd mpd m dn dn m shdc shdc
Q Q Q
G
C t t C t t C t t
= + +
− − −
(kg/h)
Trong đó:

dn
o
Q
_ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ dầu nhờn (kJ/h)
mpd
o
Q
_ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ máy phát điện (kJ/h)
Cn _ Tỷ nhiệt của nước ngọt
(kJ/kg.độ)
r
dn
t
_ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi bầu sinh hàn dầu nhờn (oC)
v
dn
t
_ Nhiệt độ nước ngọt vào bầu sinh hàn dầu nhờn (oC)
r
mpd
t
_ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi máy phát điện (oC)
v
mpd
t
_ Nhiệt độ nước ngọt vào máy phát điện (oC)
v
shdc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt vào sinh hàn động cơ (oC)

r
shdc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt ra sinh hàn động cơ (oC)
Nhiệt lượng mà nước ngọt nhận được từ máy phát hay chính là nhiệt lượng
do máy phát tỏa ra căn cứ vào loại máy phát cụ thể mà xác định, có thể cho
trong lý lịch của động cơ hoặc có thể được tính theo công thức sau:
mpd
o
Q
= Ne. ge.α.QH (kJ/h)
Trong đó:
Ne _ Công suất có ích của động cơ (CV)
Ge _ Suất tiêu hao nhiên liệu (kg/CV.h)
QH _ Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kJ/kg)
α _ Hệ số nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi, thường: α = (15÷35)%
Nhiệt lượng do dầu nhờn nhả ra được tính:
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 19
dn
o
Q
=
m
q
.Ne
Với qm là nhiệt lượng đơn vị do dầu nhờn nhả ra, phụ thuộc vào chủng

loại của động cơ và vòng quay của động cơ:
+ Động cơ tốc độ thấp:
m
q
= 30 (Kcal/CV.h)
+ Động cơ tốc độ cao :
m
q
= 60 (Kcal/CV.h)
Trong trường hợp có làm mát đỉnh piston, phải tính cả nhiệt lượng do đỉnh
piston tỏa ra.
Tất cả các trị số nhiệt lượng được tính theo công thức trên là được tính
trong điều kiện thiết kế tức là động cơ làm việc ở phụ tải thiết kế, do đó sản
lượng của bơm phải được tăng lên. Mặt khác, sau một thời gian sử dụng, sản
lượng của bơm giảm xuống do nhiều nguyên nhân như các chi tiết của bơm bị
mòn, đường ống có cáu cặn, Ngoài ra, còn phải xét đến một yếu tố nữa là có
trường hợp động cơ cần quá tải trong một thời gian nhất định. Chính vì những
lý do như vậy, sản lượng của bơm thường được tăng lên so với trị số tính toán
từ 15÷20%.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 20
Bảng 2.4: Bảng tính toán sản lượng nước ngọt vòng ngoài
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 21

KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
STT Hạng mục tính Kí hiệu Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Công suất có ích
của diesel lai máy
phát điện
Ne’ Thông số tàu 396,9 Cv
2 Vòng quay n Thông số tàu 1000 v/ph
3 Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát
lấy đi
α
Chọn
α
= (15÷35)% 20 %
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
41868 kJ/kg
5 Suất tiêu hao
nhiên liệu
g
e
Thông số tàu 140 g/Cv.h
6 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ máy
phát điện
Q
dc

o
0
' .
mpd
H
Q Ne .ge. Q
α
=
465287 kJ/h
7 Nhiệt lượng đơn
vị do dầu nhả ra
q
m
Động cơ thấp tốc 30 Kcal/Cv
.h
8 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ dầu
nhờn
Q
dn
o
NeqQ
m
dn
.
0
=
348359 kJ/h
9 Tỉ nhiệt của nước
ngọt

Cm Theo nhiệt độ nước làm mát 1,36 kJ/kg.độ
10 Nhiệt độ nước
ngọt vào diesel lai
máy phát điện
v
mpd
t
Thiết kế chỉ định 50
C
o
11 Nhiệt độ nước
ngọt ra khỏi diesel
lai máy phát điện
r
mpd
t
Thiết kế chỉ định 70
C
o
12 Nhiệt độ nước
ngọt vào sinh hàn
máy chính
v
shdc
t
Thiết kế chỉ định 60
C
o
13 Nhiệt độ nước
ngọt ra khỏi sinh

hàn máy chính
r
shdc
t
Thiết kế chỉ định 70
C
o
14 Nhiệt độ nước
ngọt vào bầu sinh
hàn dầu nhờn
t
v
dn
Thiết kế chỉ định 50
C
o
15 Nhiệt độ nước
ngọt ra bầu sinh
hàn dầu nhờn
t
r
dn
Thiết kế chỉ định 60
C
o
16 Sản lượng nước 265
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 22
Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát ở vòng ngoài là:

Q
b
= 318 m³/h
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 23
2.2.2. Tính két giãn nở:
Bảng 2.5: Bảng tính toán két giãn nở vòng ngoài
STT Hạng mục tính Kí hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Tổng công suất của
các máy
∑
N
e
3
mpd
e e
N N
=
∑
1190,7 cv
2 Hệ số tính toán
V
p
Chọn theo quy phạm 0,2
3 Dung tích két
V

10
3
.
−
∑
=
N
V
e
p
V
0.238
m
3
Vậy chọn két giãn nở vòng ngoài có dung tích: V=0.3 m³
2.2.3. Tính bầu sinh hàn:
2.2.3.1. Tính bầu sinh hàn dầu nhờn:
Diện tích truyền nhiệt:
.
Q
F
K t
=
∆
(m
2
)
Trong đó:
Q - nhiệt lượng trao đổi qua bộ làm mát, kJ/h.
∆t - hiệu nhiệt độ trung bình của bộ làm mát, độ.

∆t = 0,5.[(t’
d
+ t’’
d
) - (t’
nn
+ t’’
nn
)]
t’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa vào, t’
nn
= 50
o
C
t’’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 60
o
C
t’
d
- nhiệt độ dầu ở cửa vào, t’
d
= 80
o
C

t’’
d
- nhiệt độ dầu ở cửa ra, t’’
d
= 65
o
C
∆t = 0,5.[(80 + 65) - (50 + 60)] = 17,5
o
C
K - hệ số truyền nhiệt.
21
11
1
αλ
δ
α
++
=K
(kJ/m
2
.độ.h)
Trong đó:
α
1
- hệ số toả nhiệt từ chất lỏng đến ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).

α
2
- hệ số toả nhiệt từ ống đối với chất lỏng ngoài (Kcal/m
2
.h.
o
C).
δ - chiều dài của ống (m).
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 24
Bộ làm mát sau một thời gian làm việc thường xuất hiện cáu cặn ở hai mặt
sàng và trong ống, làm hệ số truyền nhiệt giảm xuống và giảm lượng nhiệt trao
đổi, cho nên khi tính toán hệ số truyền nhiệt thường đưa thêm một hệ số điều
chỉnh β vào trong công thức:
K
’
= β.K
Thông thường β = 0,7
÷
0,8. Chọn β = 0,8.
Theo số liệu kinh nghiệm chọn bộ làm mát dạng bầu tròn - ống (đường
kính ống bé), chọn K = 600 [kcal/m

2
.h.
o
C].
Khi xét đến ảnh hưởng của cáu cặn:
K = β.K = 0,8.600 = 480 [kcal/m
2
.h.
o
C] = 2009,184 [kJ/m
2
.h.
o
C]
Bảng 2.6: Bảng tính toán bầu sinh hàn dầu nhờn
Động cơ Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị
Máy chính
Diện tích trao
đổi nhiệt
F
.
Q
F
K t
=
∆
Q = 348359 kJ/h
K = 2009,184 kJ/m
2
.h.

o
C
∆t = 17,5
o
C
9,91 m
2
Vậy diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính: F =
9,91 m
2
.
2.2.3.2. Tính bầu sinh hàn nước ngọt:
Các công thức sử dụng lấy từ sách “Thiết kế hệ thống động lực tàu thuỷ ”
Diện tích truyền nhiệt:
.
Q
F
K t
=
∆
(m
2
)
Trong đó:
Q - nhiệt lượng trao đổi qua bộ làm mát, kJ/h.
∆t - hiệu nhiệt độ trung bình của bộ làm mát, độ.
∆t = 0,5.[(t’
nn
+ t’’
nn

) - (t’
nb
+ t’’
nb
)]
t’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa vào, t’
nn
= 70
o
C
t’’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 50
o
C
t’
nb
- nhiệt độ nước biển ở cửa vào, t’
nb
= 20
o
C
t’’
nb
- nhiệt độ nước biển ở cửa ra, t’’
nb

= 35
o
C
∆t = 0,5.[(70 + 50) - (20 + 35)] = 32,5
o
C
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY
THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU
THỦY
Trang: 25
K - hệ số truyền nhiệt.
21
11
1
αλ
δ
α
++
=K
(kJ/m
2
.độ.h)
Trong đó:
α
1
- hệ số toả nhiệt từ chất lỏng đến ống (Kcal/m
2
.h.
o

C).
α
2
- hệ số toả nhiệt từ ống đối với chất lỏng ngoài (Kcal/m
2
.h.
o
C).
δ - chiều dài của ống (m).
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
Bộ làm mát sau một thời gian làm việc thường xuất hiện cáu cặn ở hai mặt
sàng và trong ống, làm hệ số truyền nhiệt giảm xuống và giảm lượng nhiệt trao
đổi, cho nên khi tính toán hệ số truyền nhiệt thường đưa thêm một hệ số điều
chỉnh β vào trong công thức:
K
’
= β.K
Thông thường β = 0,7
÷
0,8. Chọn β = 0,8.
Theo số liệu kinh nghiệm chọn bộ làm mát dạng bầu tròn - ống (đường
kính ống 10
÷
15 mm), chọn K = 1200 [kcal/m
2
.h.

o
C].
Khi xét đến ảnh hưởng của cáu cặn:
K = β.K = 0,8.1200 = 960 [kcal/m
2
.h.
o
C] = 4018,368 [kJ/m
2
.h.
o
C]
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU
BỘ MÔN MÁY PHỤ TÀU THỦY