thiết kế môn học máy phụ tàu thủy tính toán và thiết kế hệ thống làm mát

THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐÓNG TÀU
oOo
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÁY PHỤ TÀU THỦY
ĐỀ BÀI:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
HỆ THỐNG LÀM MÁT
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Hải Phòng 2012
Ch¬ng I : giíi thiÖu chung
1.Tìm hiểu về hệ thống
1.1.Khái niệm về hệ thống làm mát
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 với 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 dung 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 phần 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 sự vận hành lâu dài tin
cậy của các thiết bị
1.2. Chức năng, công dụng và nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát cho hệ động lực trên tàu có nhiệm vụ chủ yếu là
làm mát động cơ chính, động cơ phụ, máy nén khí, các gối trục chong
chóng, các thiết bị truyền động
Trên cơ sở những nhiệm vụ như vậy, HTLM có các chức năng chủ

yếu sau:
+ Tải nhiệt lượng sinh ra ra khỏi các thiết bị
+ Do trên tàu, công chất tải nhiệt chủ yếu là nước biển, nên hệ thống
phải đảm bảo sự lưu thông nước biển một cách tuần hoàn, liên tục và ổn
định.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
+ Đo, kiểm tra, duy trì và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát theo
từng chế độ vận hành của các trang thiết bị.
+ Gia nhiệt cho hệ thống lấy nước ngoài tàu (vào mùa đông), đảm
bảo cung cấp nước liên tục cho hệ thống, đồng thời đảm bảo nhiệt độ của
nước ngoài tàu vào hệ thống.
– Ngoài các chức năng chủ yếu trên, tùy thuộc vào phương thức làm
mát, công chất làm mát, mà hệ thống còn có những chức năng và nhiệm
vụ khác
1.3 Yêu cầu cơ bản
– Động cơ chính phải có một bơm làm mát chính đủ sản lượng để
cung cấp nước ổn định ở công suất liên tục lớn nhất của máy chính, và một
bơm làm mát dự phòng có sản lượng đủ cung cấp nước làm mát ở điều kiện
hành hải bình thường.
– Khi có hai máy chính trở lên và mỗi máy có bơm làm mát chính có
khả năng tạo ra tốc độ hành hải ngay cả khi một bơm không làm việc thì có
thể không cần có bơm làm mát dự phòng với điều kiện là có một bơm dự
trữ trên tàu.
– Động cơ lai máy 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 liên tục lớn nhất của máy. Các
bơm này phải được nối với hệ thống để sẵn sàng sử dụng.
– Tất cả các bơm dự phòng đều phải được dẫn động bằng nguồn năng
lượng độc lập

– Khi động cơ có lắp thiết bị tự động điều tiết nhiệt độ, bơm nước biển
độc lập có thể dùng để bơm nước làm mát nhiều động cơ.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
– Nước biển lấy vào hệ thống phải được lấy qua ít nhất 2 cửa thông
biển, một cửa ở mạn, một cửa ở đáy. Trước van có lắp lưới lọc, có đường
ống thông hơi, có đường ống dẫn hơi nước hoặc khí nén áp suất cao vào để
làm vệ sinh.
– Sau hộp van thông biển phải bố trí bầu lọc rác.
– Nhiệt độ của nước biển sau làm mát không được vượt quá giới hạn 50
÷ 55oC để tránh ăn mòn và tạo các cáu cặn trong đường ống và thiết bị.
– Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc ống thép liền
tráng kẽm, các ống phải là ống liền.
– Các chi tiết vỏ thép và hợp kim đồng phải được lắp cực kẽm để bảo
vệ.
– Đường ống xả ra ngoài mạn tàu phải được bố trí sao cho khi tàu lắc
dọc 5o và nghiêng ngang 15o vẫn làm việc bình thường
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
2.1.Giới thiệu hệ thống và thiêt bị
Làm mát máy nén
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Nhiệt kế 2
2 Van khóa 3 ngả 1
3 Van bướm 8
4 Bầu làm mát máy nén khí 1
5 Máy nén khí 2
6 Máy nén khí sự cố 1
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
7 Két nước ngọt làm mát

máy nén
1 500 lit
8 Ống thông hơi 1
9 Bơm nước ngọt làm mát 1
Làm mát trạm phát
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Bầu làm mát LO 1
2 Bầu làm mát nước ngọt 1
3 Nhiệt kế 2
4 Van khóa 3 ngả 1
5 Van bướm 2
6 Két nước giãn nở 1 50 lit
7 Ống thông hơi 1
8 Bơm nước ngọt làm mát 1
Làm mát ME
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Nhiệt kế 5
2 Van khóa 3 ngả 2
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
3 Van bướm 6
4 Bầu làm mát 1
5 Máy sản xuất nước ngọt 1
6 Áp kế 1
7
c
Két nước ngọt giãn nở ME 1 300 lit
8 Ống thông hơi 1
9 Bơm nước ngọt làm mát
ME

1
10 Van cổng 3
11 Ống thông hơi 1
Làm mát ME
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Nhiệt kế 5
2 Van khóa 3 ngả 2
3 Van bướm 6
4 Bầu làm mát 1
5 Áp kế 1
6 Két nước ngọt giãn nở ME 1 300 lit
7 Ống thông hơi 1
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
8 Bơm nước ngọt làm mát
ME
1
9 Ống thông hơi 1
2.1.1 Các thiết bị của hệ thống làm mát
+ Van thông biển,và cửa xả mạn
Là thiết bị dùng để đưa nước từ ngoài vào bên trong của tàu nhằm
cung cấp nước cho các bơm hoạt động trong nhiều hoạt động của tàu thủy
trong đó có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát của tàu.
Kết cấu là loại van 1chiều có thể đưa nước vào trong tàu cung cấp
cho các bơm và đóng lại trong trường hợp khi tàu gặp sự cố
Cửa xả mạn dung để đưa nước biển sau khi đã đi làm mát cho nước
ngọt có nhiệt đọ cao được xae ra ngoài môi trường.
+Các thiết bị vận chuyển trong hệ trục
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, máyphát,máy đèn…
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…
Trong hệ thống làm mát thường sử dụng bơm li tâm do có lưu lượng
lớn
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Hình 2.1.Bơm li tâm
+ 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.
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.
+ 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.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Hình 2.2.Thiết bị làm mát
+ 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.

+Thiết bị kiểm tra
Hình 2.3.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
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
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.
+Thiết bị cảm biến
Là thiết bị cảm biến nhiệt độ cao ,rơle cảm biến thường được bố trí
trên các đường ống dẫn nước đi làm mát cho động cơ.Thiết bị có khả năng
tự động đóng ngắt các van cung cấp nước làm mát cho động cơ. Như trong
sơ đồ nguyên lí hệ thống các rơle tiếp tục nhả nhiệt cho nước biển nhiệt và
các van ba ngả được bố trí một cách họp lí ,sao cho khi nhiệt độ của nước
sau khi ra khỏi bầu làm mát mà vẫn chưa đạt yêu cầu thì lại được đưa trở lại
bầu làm mát và
2.2.Nguyên lí hoạt động
+Sơ đồ 1: làm mát máy nén
Nước từ hidrophore nước ngọt qua két nước ngọt làm mát máy nén đi vào
đường ống số 1. Từ đây nước ngọt làm mát được chia thành 3 nhánh.Nhánh
thứ nhất: nước làm mát đi vào đường ống số 2,qua van 37 được bơm vào
làm mát tổ máy nén sự cố sau đó đi qua van 36,vào đường ống số 7.
Nhánh thứ 2: nước làm mát đi vào đường ống số 3,qua van 39 được bơm
vào làm mát máy nén số 1sau đó ra đường ống 5,qua van 36,vào đường ống
số 7.
Nhánh thứ 2: nước làm mát đi vào đường ống số 4,qua van 41 được bơm
vào làm mát máy nén số 2,sau đó ra đường ống 6,qua van 40,vào đường ống
số 7.
Nước từ đường ống số 7 tới van 35 đi vào bầu làm mát và nhả nhiệt sau đó

vào đường ống số 11,về đường ống số 1 hoàn thành chu trình.
+Sơ đồ 2: làm mát ME
Nước từ hidrophore nước ngọt qua két nước ngọt giãn nở đi vào
đường ống số 2 tới đường ống số 3 và được bơm vào làm mát động cơ . Sau
khi làm mát, nước làm mát có nhiệt độ cao đi vào đường ống số 6,qua van
43 vao máy sản suất nước ngọt rồi qua van 42,vào đường ống số 8 hoặc
nước sau khi làm mát động cơ không qua van 43 mà đi qua van 44 dể vào
đường số 8.Nước từ đường ống số 8 đi vào dường ống số 3,qua van 48 đi
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
vào bầu làm mát và nhả nhiệt,sau đó ra đường ống số 11 và quay lại đường
ống số 3 tới làm mát động cơ hoàn thành chu trình.
Nước làm mát ra khỏi động cơ có nhiệt độ cao nên sinh ra hơi nước được
đưa đến két nước ngọt giãn nở để tách hơi và bổ sung nước
+Sơ đồ 3: làm mát máy phát
Nước từ hidrophore nước ngọt qua két nước ngọt giãn nở đi qua van 27 vào
đường ống số 1,tới đường ống số 2 và được bơm vào làm mát máy phát. Sau
khi làm mát,nước làm mát đi vào đường ống số 3,tới đường ống số 4,qua
van 51,đương ống số 5,vào bầu làm mát và nhả nhiệt,sau đó ra đường ống số
6,vào đường ống số 4,tới bầu làm mát LO và làm mát cho dầu bồi trơn rồi
tiếp tục đến đường ống số 2 hoàn thành chu trình.
Nước làm mát ra khỏi máy phát có nhiệt độ cao nên sinh ra hơi nước được
đưa đến két nước ngọt giãn nở để tách hơi và bổ sung nước
+Sơ đồ 4: làm mát ME
Nước từ hidrophore nước ngọt qua két nước ngọt giãn nở đi vào
đường ống số 2,tới đường ống số 3 và được bơm vào làm mát động cơ . Sau
khi làm mát,nước làm mát có nhiệt độ cao đi vào đường ống số 6,tới đường
ống số 9,qua van 54 đi vào bầu làm mát và nhả nhiệt,sau đó ra đường ống số
9 và quay lại đường ống số 3 tới làm mát động cơ hoàn thành chu trình.
Nước làm mát ra khỏi động cơ có nhiệt độ cao nên sinh ra hơi nước được

đưa đến két nước ngọt giãn nở để tách hơi và bổ sung nước
CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG
3.1 Sản lượng bơm nước ngọt
Nước ngọt sau khi ra khỏi động cơ nhả nhiệt cho nước biển tại bầu
sinh hàn và quay trở lại động cơ. Nhiệt lượng mà nước ngọt lấy đi chủ yếu là
nhiệt lượng do bản thân động cơ tỏa ra.
Nước ngọt sau khi nhả nhiệt cho nước biển, được đưa qua nhận
nhiệt của dầu nhờn rồi mới đi vào nhận nhiệt của động cơ. Nhiệt lượng mà
nước ngọt lấy đi bao gồm lượng nhiệt do dầu nhờn và động cơ nhả ra.
Sản lượng nước ngọt được tính theo công thức chung sau:
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
).().(
v
dc
r
dcn
dc
o
v
dn
r
dnn
dn
o
n
ttC
Q
ttC
Q

G
−
+
−
=

(kg/h)
Trong đó:
dn
o
Q
_ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ dầu nhờn
(kJ/h)
dc
o
Q
_ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ động cơ
(kJ/h)
n
C
_ 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
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.
H
Q
(kJ/h)
Trong đó:
Ne _ Công suất có ích của động cơ (CV)
Ge _ Suất tiêu hao nhiên liệu (kg/CV.h)
H
Q
_ Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kJ/kg)
α _ Hệ số nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi, thường:
α = (15÷35)%
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT

Nhiệt lượng do dầu nhờn nhả ra được tính:
dn
o
Q
= qm.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: qm = 30 (Kcal/CV.h)
+ Động cơ tốc độ cao: qm = 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%.
3.1.1 Máy chính
ST
T
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 3115 Cv
2 Vòng quay n Thông số tàu 199 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
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
5 Suất tiêu hao nhiên
liệu
g
e
150 Kg/C
v.h
6 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ động
cơ
Q
dc
o
H
đc
QNe.ge.Q .
0

α
=
3912565 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
=
93450 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 động cơ
t
v

dc
Thiết kế chỉ định 70
C
o
11 Nhiệt lượng nước
ngọt ra khỏi động
cơ
t
r
dc
Thiết kế chỉ định 82
C
o
12 Nhiệt độ nước ngọt
vào bầu sinh hàn
dầu nhờn
t
v
dn
Thiết kế chỉ định 65
C
o
13 Nhiệt độ nước ngọt
ra bầu sinh hàn dầu
nhờn
t
r
dn
Thiết kế chỉ định 70
C

o
14 Sản lượng nước
ngọt
G
n
)()(
ttC
Q
ttC
Q
G
v
dn
r
dnm
dn
o
v
dc
r
dcm
dc
o
n
−
+
−
=
253,483
h

m
3
15 Sản lượng bơm
Q
b
GG
Q
nn
b
%20+=
304,18
h
m
3
Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát máy chính là:
Q
b
= 304,18 m³/h
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
3.1.2.Động cơ diesel lai máy phát
ST
T
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 355 Cv

2 Vòng quay n Thông số tàu 1200 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
160 Kg/C
v.h
6 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ động
cơ
Q
dc
o
H
đc
QNe.ge.Q .
0
α

=
475620 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 70
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
−
=
29,143
h
m
3
11 Sản lượng bơm
Q
b
20% )
(
n
b n
Q G
G
= +
17,485
h
m
3
Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát máy điện là:
Q

b
= 20 m³/h
3.2 Tính két giãn nở
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
STT Hạng mục
tính
Kí
hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Tổng
công suất
của các
máy
∑
N
e
mc md
e e e
N N N
= +
∑
3470 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
0,694
m
3
Vậy chọn két giãn nở có dung tích: V=1 m³
3.2.Tính bầu sinh hàn dầu nhờn,bầu sinh hàn nước ngọt
3.2.1. Tính bầu sinh hàn nước ngọt
Các công thức sử dụng lấy theo 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
= 75
o
C
t’’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 60
o
C
t’
nb
- nhiệt độ nước biển ở cửa vào, t’
b
= 20
o

C
t’’
nb
- nhiệt độ nước biển ở cửa ra, t’’
b
= 35
o
C
∆t = 0,5.[(75 + 60) - (20 + 35)] = 40
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).
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
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]
Tính toán bầu sinh hàn nước ngọt cho các máy:
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 = 3912565 kJ/h
K = 4018,368 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 40
o
C
24,34 m
2
Máy
đèn
Diện tích
trao đổi
nhiệt
F
.
Q
F
K t
=
∆

Q = 475620 kJ/h
K = 4018,368 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 40
o
C
2,96 m
2
Vậy:
Diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn nước ngọt phục vụ cho máy
chính:
F = 24,34 m
2
Diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn nước ngọt phục vụ cho máy đèn:
F = 2,96 m
2

3.2.2. 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.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
∆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
= 60
o
C
t’’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 75
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) - (60 + 75)] = 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).
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]
*) Tính toán bầu sinh hàn dầu nhờn cho máy chính
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 = 93450 kJ/h
K = 2009,184 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 5
o
C
9,30 m
2
Vậy:
Diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính: F = 9,30 m
2
.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
3.3.Chọn bơm nước làm mát máy chính và 2 máy đèn
Chọn bơm với các thông số sau:
Máy chính :lưu lượng Q=305 m³/h
Máy đèn :lưu lượng Q=20 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
3.5 Tính đường ống
Khi xây dụng đường ống trong hệ thống làm mát cần phải chú ý tới các
yếu tố sau:
- Sự giãn nở của nước trong hệ thống đường ống
- Sự bốc hơi của nước phải ít nhất

- Tránh hấp thụ oxi
- Ảnh hưởng của sự rò rỉ trong hệ thống
- Đảm bảo được áp suất làm việc trong hệ thống
- Xả được bọt khí ra ngoài.
Yêu cầu của dòng chảy của nước trong hệ thống làm mát là từ 0.5÷2 m/s.
chọn V=2 m/s
Công thức tính đường kính ống trong hệ thống:
v
Q
d
.
2
Π
=
(m)
Trong đó:
- Q: Lưu lượng bơm, m³/s
- V: Vận tốc dòng chảy, m/s
+) Đường ống nước ngọt đi làm mát động cơ chính:
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
1
2 0,2323
.
dc
b
v
Q
d
= =

Π
(m)
Theo quy pham chọn ống có kích thước danh nghĩa d=235 (mm)
+) Đường ống nước ngọt đi làm mát máy đèn:
2
2 0,0787
.
md
b
v
Q
d
= =
Π
(m)
Theo quy pham chọn ống có kích thước danh nghĩa d=80 (mm)
3.6. Tính sản lượng bơm nước biển cho bầu làm mát nước ngọt
3.6.1.Máy chính
ST
T
Hạng mục tính
Ký
hiệ
u
Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Công suất có ích
của động cơ
∑N
e
Cv Theo thông số của tầu 3115

2 Suất tiêu hao
nhiên liệu
Ge Kg/Cv.
h
Theo thông số của tầu 150
3
Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát
lấy đi
α
% Chọn trong khoảng
)%3515( ÷=
α
20
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
kJ/kg 41868
5
Nhiệt lượng nước
mặn nhận từ nước
ngọt
nn
Q
0
kJ/h
H
e
nn

Q.ge.Q
N
.
0
α
∑
=
3912565
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
6 Tỉ nhiệt của nước
biển
C
n
kJ/kg.đ
ộ
Tra theo nhiệt độ nước vào
làm mát
1,36
7
Nhiệt độ của nước
biển ra khỏi bầu
sinh hàn nước ngọt
t
dcr
o
C Thiết kế chỉ định 52
8
Nhiệt độ của nước
biển vào bầu sinh

hàn nước ngọt.
t
dcv
o
C Thiết kế chỉ định 40
9
Sản lượng nước
mặn
G
n
Kg/h
)(
0
v
dc
r
dcn
nn
n
ttC
Q
G
−
=
239,742
10
Sản lượng của
bơm
Q

m
3
/h
Chọn: Q = (15÷20)%G
n.
287,69
Vậy sản lượng bơm nước biển là: Q=290 m³/h
3.6.2. Máy đèn
ST
T
Hạng mục tính
Ký
hiệ
u
Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Công suất có ích
của động cơ
∑N
e
Cv Theo thông số của tầu 355
2 Suất tiêu hao
nhiên liệu
Ge Kg/Cv.
h
Theo thông số của tầu 160
3
Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát
lấy đi

α
% Chọn trong khoảng
)%3515( ÷=
α
20
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
kJ/kg 41868
5
Nhiệt lượng nước
mặn nhận từ nước
ngọt
nn
Q
0
kJ/h
H
e
nn
Q.ge.Q
N
.
0
α
∑
=

475620
6 Tỉ nhiệt của nước
biển
C
n
kJ/kg.đ
ộ
Tra theo nhiệt độ nước vào
làm mát
1,36
7
Nhiệt độ của nước
biển ra khỏi bầu
sinh hàn nước ngọt
t
dcr
o
C Thiết kế chỉ định 52
8
Nhiệt độ của nước
biển vào bầu sinh
hàn nước ngọt.
t
dcv
o
C Thiết kế chỉ định 40
9
Sản lượng nước
mặn
G

n
Kg/h
)(
0
v
dc
r
dcn
nn
n
ttC
Q
G
−
=
29,14
10
Sản lượng của
bơm
Q


m
3
/h
Chọn: Q = (15÷20)%G
n.
34,97
Vậy sản lượng bơm nước biển là: Q=35 m³/h
3.6.3 Chọn bơm nước biển làm mát nước ngọt.

Chọn bơm với các thông số sau:
Máy chính Lưu lượng Q=290 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
Máy đèn Lưu lượng Q=35 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
3.6.4 Tính đường ống
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi xây dụng đường ống trong hệ thống làm mát cần phải chú ý tới các
yếu tố sau:
- Sự giãn nở của nước trong hệ thống đường ống
- Sự bốc hơi của nước phải ít nhất
- Tránh hấp thụ oxi
- Ảnh hưởng của sự rò rỉ trong hệ thống
- Đảm bảo được áp suất làm việc trong hệ thống
- Xả được bọt khí ra ngoài.
Yêu cầu của dòng chảy của nước trong hệ thống làm mát là từ 0.5÷2 m/s.
chọn V=2 m/s
Công thức tính đường kính ống trong hệ thống:
v
Q
d
.
2
Π
=
-Đường kính ống đi làm mát bầu sinh hàn nước ngọt máy chính là:
3
0,227
d

=
(m)
Theo quy phạm chọn ống có kích thước danh nghĩa d=230 mm
-Đường kính ống đi làm mát bầu sinh hàn nước ngọt máy đèn là:
4
0,079
d
=
(m)
Theo quy phạm chọn ống có kích thước danh nghĩa d=80 mm
Các tổn thất của hệ thống
-Tổn thất do ma sát trên đường ống phụ thuộc vào dộ nhám bề mặt ống (tổn
thất dọc đường)
-Tỏn thất cục bộ do chuyển hướng và thay đổi tiết diện dòng chảy.