Thiết kế hệ thống làm mát bằng nước ngọt cho tàu 1700TEU

Mục lục

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU
TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG
Bảng 5.1 bơm phục vụ máy chính……………………………………………15
Bảng 5.2 bơm phục vụ máy điện……………………………………………...16
Bảng 5.3 tính két giãn nở……………………………………………………..17
Bảng 5.4 bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính…………………………………...18
Bảng 5.5: sản lượng bơm……………………………………………………...20

DANH MỤC HÌNH VẼ

Thiết kế hệ thống làm mát bằng nước ngọt cho tàu 1700TEU
1 GIỚI THIỆU TÀU
1
Líp: MTT 50 - §H2

1


1.1

LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG
Tàu CONTAINER sức chở 1700 TEU là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn
điện hồ quang, 4 boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi. Tàu
được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục
chân vịt.

Tàu được thiết kế dùng để container

1.2.

VÙNG HOẠT ĐỘNG, CẤP THIẾT KẾ
Tàu hoat động trên mọi vùng biển ..
Tàu Container 1700 TEU được thiết kế với Cấp không hạn chế theo Quy
phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi
trường ban hành. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn
tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 – 3 : 2003.

1.3.

CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU
– Chiều dài lớn nhất

1.4.

Lmax

=

184,1 m

– Chiều dài giữa hai trụ

Lpp

=

171,94 m

– Chiều dài đường nước thiết kế

LWL

=

176,75 m

– Chiều rộng lớn nhất

Bmax

=

25,30 m

– Chiều rộng thiết kế

B

=

25,30 m

– Chiều cao mạn

D

=

13,5

m

– Chiều chìm toàn tải

d

=

9,89

m

– Lượng chiếm nước

Disp =

– Máy chính

SKL 6RTA62U

– Công suất

H

=13320/(17760)

– Vòng quay

N

=

30827 tons

113

kW/(hp)

rpm

LUẬT VÀ CÔNG ƯỚC ÁP DỤNG
[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003. Bộ Khoa học
Công nghệ và Môi trường.
[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi).
[3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL.

1.5

TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC

1.5.1. BỐ TRÍ BUỒNG MÁY
2
Líp: MTT 50 - §H2

2

Buồng máy được bố trí từ sườn 22 (Sn6) đến sườn 62 (Sn62). Diện tích
vùng tôn sàn đi lại và thao tác khoảng 120 m 2. Lên xuống buồng máy bằng 06
cầu thang chính (02 cầu thang tầng1 , 02 cầu thang tầng 2 và 02 cầu thang
tầng 3 ) và 01 cầu thang sự cố.
Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống
động lực, hệ thống ống toàn tàu. Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ
trong buồng máy. Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng
máy hoặc từ xa trên buồng lái. Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa
trên boong chính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt,
các quạt thông gió...
Buồng máy có các kích thước chính:
– Chiều dài:

30,78 m;

– Chiều rộng trung bình:

20

m;

– Chiều cao trung bình:

14

m.

1.5.2. MÁY CHÍNH
Máy chính có ký hiệu 6RTA62U do hãng SKL –SUNZER của Thuỵ Sĩ

sản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ turbo – charge,
dạng thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần
hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo
chiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái.
Thông số của máy chính:
– Số lượng

01

– Kiểu máy

6RTA62U

– Hãng sản xuất

SUNZER

– Công suất định mức, [H]

13320/17760

kW/hp

– Vòng quay định mức, [N]

113

rpm

– Số kỳ, [τ]

2

– Số xy-lanh, [Z]

6

– Đường kính xy-lanh, [D]

620

mm

– Hành trình piston, [S]

2150

mm

– Khối lượng động cơ [G]

410000

tons

3
Líp: MTT 50 - §H2

3

– Thứ tự nổ

1_6_2_4_3_5

1.5.3. THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH
– Bơm LO bôi trơn máy chính

01

cụm

– Bơm nước ngọt làm mát

01

cụm

– Bơm nước biển làm mát

01

cụm

– Bầu làm mát dầu nhờn

01

cụm

– Bầu làm mát nước ngọt

01

cụm

– Bơm tay LO trước khởi động

01

cụm

– Các bầu lọc

01

cụm

– Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp

01

cụm

– Bình chứa khí nén khởi động

02

bình

– Bầu tiêu âm

01

cụm

– Ống bù hoà giãn nở

01

đoạn

1.5.4. TỔ MÁY PHÁT
1.5.4.1. Diesel lai máy phát
Tàu được trang bị 3 tổ máy phát điện .
Diesel lai máy phát có ký hiệu 8S20UH do hãng SUNZER(Thuỵ Sĩ ) sản
xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm
mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng
không khí nén.
– Số lượng

03

– Kiểu máy

8S20UH

– Hãng (Nước) sản xuất

SULZER

Thuỵ Sĩ

– Công suất định mức, [Ne]

1280

kW

– Vòng quay định mức, [n]

900

rpm

– Số kỳ, [τ]

4

– Số xy-lanh, [Z]

6

_ Khối lượng động cơ

03x23650 ( kg )

1.5.4.2. Máy phát điện
– Số lượng

03

– Hãng (Nước) sản xuất

DOZAMELK Đan Mạch

4
Líp: MTT 50 - §H2

4


– Kiểu

GDB_138LL/04 3 pha

– Công suất máy phát

1370

kVA

– Vòng quay máy phát

900

rpm

– Điện áp

450

V

– Tần số

60

Hz

1.5.4.3. Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện
– Bơm LO bôi trơn máy

01

– Bơm nước ngọt làm mát

01

cụm

– Bơm nước biển làm mát

01

cụm

– Bầu làm mát dầu nhờn

01

cụm

– Bầu làm mát nước ngọt

01

cụm

– Máy phát điện một chiều

01

cụm

– Mô-tơ điện khởi động

01

cụm

– Các bầu lọc

01

cụm

– Bầu tiêu âm

01

cụm

– Ống bù hòa giãn nở

01

cụm

2.Tìm hiểu về hệ thống
2.1.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
2.2. 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
5
Líp: MTT 50 - §H2

5


+ 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.
+ 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
2.3 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.
– 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.
6
Líp: MTT 50 - §H2

6


– 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
3. Các thiết bị của hệ thống làm mát
3.1 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.
3.2.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,

má yphát,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

7
Líp: MTT 50 - §H2

7


Hình 3.2 cấu tạo bơm li tâm
3.3 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.
3.4 Thiết bị làm mát
8
Líp: MTT 50 - §H2

8


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 3.4 a. Bầu làm mát nước ngọt

Hình 3.4 b. làm mát dầu

nhờn
3.5 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.
3.6.Thiết bị kiểm tra
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.
3.7.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 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 tiếp tục nhả nhiệt cho nước biển
4.Nguyên lí làm việc
Vì hệ thống làm mát bằng nước ngọt nên nước sẽ là công chất trực tiếp tải nhiệt.
Nước ngọt được bơm làm mát nước hút qua hộp van thông biến,các bầu lọc rác, bộ

9
Líp: MTT 50 - §H2

9

khử hơi khí,đưa vào các nhánh làm mát động cơ chính,làm mát máy phụ và các tổ máy
nén khí.quá trình làm mát động cơ từ bầu sinh hàn dầu.
Nước ngọt ở trong bình hidrophre được nén đến áp suất cao để cấp nước cho két
giãn nở dùng chung nhờ đường ống 1,2 và thông qua van 5, cấp nước cho két giãn nở
dùng cho máy chính thông qua đường ống 4 van 7.khi nước ở 2 két này vơi thì nó sẽ
tự động bơm đầy. Trong hệ thống thì nhiệt độ của nước ngọt cao có khả năng sinh hơi
làm giảm năng suất tải nhiệt,bơm tuần hoàn dễ bị e cho nên két giãn nở phải được bố
trí trách tạo bọt ngoài ra còn có nhiệm vụ bổ sung nước vào hệ thống trong quá trình
làm việc.
Nước từ két giãn nở dùng chung se theo đường ống 5,6…18 để làm mát diesel lai
máy phát 16.sau đấy nước sẽ ra theo đường ống 19..23,50,51,52 và van 6 để đưa về két
giãn nở dùng chung.1 phàn nước thải ra ngoài sẽ theo đường ống 24,25,26 thông qua
van 7 để đưa về đường ống 26, từ đấy sẽ theo đường ống 28…37 về bầu tuần hoàn
dùng cho nước làm mát. Ta có thể thấy nước từ diesel lai máy phát có lưu lượng lớn
nên pahỉ dùng bơm li tâm 1 chiều hút lên qua ống 27, van 5 và ống 38 sau đấy qua ống
39 để đến buồng hâm nước làm mát. Ở bầu hâm này thì nước đượ vẫn chuyển theo
ống 40…49 đến các diesel lai máy phát tiếp. Và được thải ra ngoài nhờ van 6 và phễu.
Nước trong két giãn nở k chỉ để dùng cho động cơ diesel lai máy phát mà nó
còntheo đường ống 53…59 và van 5 để đi vào két nước làm mát xi lanh. Sau đấy nước
từ két sẽ được bơm li tâm một chiều 1 hút lên từ ống 60 qua van 4 và áp kế, chân
không kế 14 để đảm bảo cho áp suất hợp lí nhất ở chế đọ làm việc của động cơ
. Để bơm lên máy chính qua ống 61,62, nhờ van 7.nước cũng từ 2 đường ống này
thông qua van 5 để về lại két nước làm mát xi lanh.
Ở két nước giãn nở dùng cho máy chính một phần nước cũng được đưa lên két
nươc làm mát xi lanh nhờ ống 63…66 qua van 5 va phễu 26. Một phần nước được
bơm li tâm một chiều 1 hút lên .nhưng tất cả phải qua van 7. Khi van mở thì bơm mới
hút được nước lên. Trước khi vào bơm thì ở đầu mỗi bơm sẽ có 1 áp kế để đo áp suất
trong mỗi đường ống trước khi vào bơm.khi khởi động hay làm việc ở chế độ nhỏ tải

thì nhiệt độ của nước làm máy phải nằm trong khoảng 65 độ trở lên, nên nước làm
mát sẽ được chuyển lên buồng hâm nước làm mát qua ống 71,72,73 và van 7 trước
được đưa lên máy chính nhờ ống dẫn 76,77. Buồng hâm này lấy hơi bên ngoài vào
nhờ ống 74 và thải hơi ra ngoài bởi ống 75.
10
Líp: MTT 50 - §H2

10


Từ thiết bị làm lạnh hơi sẽ theo ống 78,79,80 cấp vào trong buồng ngưng hơi và
thiết bị lấy hơi thông qua van7. Sau đấy van 7 mở thì hơi này sẽ theo đường ống 83..87
để đưa hơi làm mát két nước giữ trữ dùng chung.hơi lạnh từ ống 84 cũng thông qua
van 7 để đưa hơi làm mát cho bầu tuần hoàn dùng cho nước làm mát. Để đảm bảo
cho hệ thống làm mát thì ở đầu vào và đầu ra của mỗi bầu tuần hoàn này cũng có 1
nhiệt kết để đo nhiệt độ nước làm mát sao cho phù hợp khi động cơ làm viêc ở các chế
độ khác nhau. Sau khi nước làm mát đi ra từ bầu tuần hoàn sẽ theo ống 88 và 89 đi
xuống ống 90. Tại đây một phần nước đi theo ống 91,92 đi qua van 7 và van ba ngả 10
đi lên ống 93 và 94 để lên bơm li tâm một chiều 1.nhờ van 7 và áp kế 14.
Trước khi ra khỏi bơm nước làm mát sẽ phải đi qua áp kế 23 và van 7 va van 28
để đến ống 95 và 97.van 28 nằm ở đầu ra của bơm là loại van một chiều kiểu vít khi
tàu làm việc bình thường thì nó sẽ hoạt động bình thường khi tàu gặp sự cố thì nó sẽ
đóng lại. Tai ống 95 thì một phần nước theo đường ống 96 tơí thiết bị làm lạnh, còn lại
theo ống 98 và nhập cùng ống 97 vào ống 99. Ống 99 sẽ chia làm 2 ngả, một ngả theo
ống 100 tới sinh hàn dầu nhờn nhờ van 7 và áp kế 11.một ngả theo ống 101 đi theo
ống 103,104 đi lên bơm li tâm hai chiều bằng ống 106 và 107 nhờ van 5 ở mỗi đầu
bơm. Ở đường ống 103 một phần hơi đi theo ống 105 ,108,109 và van 5 vào máy nén
khí để tăng áp suất và nhiệt độ. Sau đấy van 5 mở thì hơi sẽ theo ống 111,113 nhấp vào
ống 114 để dẫn xuống ống 29 trước khi làm mát cho động cơ diesel lai máy phát. Ở
bơm li tâm 1 sau khi được đưa lên thì nước sẽ theo van 5 cả ra ống 116 và 117 để đi

xuống và nhập thành ống 118 đi xuống ống 119. Ông 119 là ống được lấu từ bầu tuần
hoàn 17 sau đấy đi vào van ba ngả 10 rồi theo đường ống 120 đi vào ống làm mát cho
động cơ diesel lai máy phát.
Trở lại ống 101,sau khi tách 1 phần ra ống 103, nó cũng tách 1 phần ra ống 102 đi
qua nhiệt kế 11 và van 7 để làm mát cho máy chính. Ở bầu sinh hàn dầu nhờn 10 sau
khi được làm mát thì nước sẽ được đi ra theo 2 ống 122 và 123. Ở 123 nước sẽ thống
qua nhiệt kế 11 . van 7 và van 6 để đi xuống dụng cụ đong dầu và két nước làm mát xi
lanh. Còn đường ống 122 sẽ đi xuống đường ống 87 để đưa về két giữ trữ dùng chung
để tiếp tục được làm mát. Nước ở két nước làm mát xi lanh sẽ được trộn cùng nước
làm mát dụng cụ đong dầu để đưa về bầu tuần hoàn làm mát.
Khi nước từ bầu tuần hoàn làm mát không đảm bảo áp suất và nhiệt độ nó sẽ được
đưa lên 2 máy nén khí 13 nhờ ống dẫn 127,128,129. Trước khi vào máy nén khí chúng
11
Líp: MTT 50 - §H2

11


sẽ đi qua bộ phận tách không khí và tiếp tục được đưa xuống ống dẫn hơi từ thiết bị
làm lạnh theo ống 132,để trộn cùng. Một bộ phận không thể thiếu được nữa là máy
chưng cất nước ngọt 25 thiết bị này hoạt động nhờ nươc sau khi đã làm mát máy
chính18 sẽ đi theo ống 133 để ra ngoài thiết bị tách không khí, phần không khí bị tách
sẽ đi theo ống 134 về lại két nước giãn nở dùng cho máy chính. Còn phần nước bj tách
ra đấy sẽ đi xuống máy lọc nước, một phần sẽ đi theo ống 136 tiếp tục đi làm máy cho
máy chính. Sau khi nước được lọc sẽ đi theo ống 137,138 xuống van ba ngả, tại đây 1
phần nước sẽ được đi lên bơm li tâm 1 theo ống 68. Phần còn lại tiếp tục theo ống 139
để đi xuống ket nước làm máy xi lanh. Nước làm mát xi lanh được lấy ra để cung cấp
cho bơm li tâm theo ống 141 và làm mát trực tiếp cho máy chính qua ống 140.
Nước làm mát cho máy chính sau đấy sẽ đk van 6 mở đi theo đường ống 142..145
về lại két nước làm mát dùng chung

12
Líp: MTT 50 - §H2

12


5 Tính Toán Các Thiết Bị, Két, Đường Ống
5.1. Vòng tuần hoàn kín
5.1.1 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:
(kg/h)

Qodn
Qodc
Gn =
+
r
v
C n .( t dn
− t dn
) C n .( t dcr − t dcv )

Trong đó:

Qodn _ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ dầu nhờn

(kJ/h)

Qodc _ Lượng nhiệt mà nước ngọt nhận được từ động cơ

(kJ/h)

Cn

(kJ/kg.độ)

_ Tỷ nhiệt của nước ngọt

tdnr _ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi bầu sinh hàn dầu nhờn

(oC)

tdnv _ Nhiệt độ nước ngọt vào bầu sinh hàn dầu nhờn

(oC)

tdcr _ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ

(oC)

tdcv _ 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:
Qođc = 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)%

13
Líp: MTT 50 - §H2

13


Nhiệt lượng do dầu nhờn nhả ra được tính:
Qodn = 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:
+ Động cơ tốc độ cao:

qm = 30

(Kcal/CV.h)

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%.
5.1.1.1 Máy chính
Bảng 5.1 bơm phục vụ máy chính
ST

Hạng mục tính

T
1

2
3

Kí

Công thức và nguồn Kết quả

Đơn vị

hiệu
Công suất có ích của Ne

gốc
Thông số tàu

9797

Cv

động cơ
Vòng quay
n
Hệ số nhiệt lượng do α

Thông số tàu
Chọn α = (15÷35)%

113
16

v/ph

41868

kJ/kg

0,137

Kg/Cv.h

Q0đc = Ne.ge.α .QH

8991163

kJ/h

Động cơ thấp tốc

30

Kcal/Cv.h

nước làm mát lấy đi
4

Nhiệt trị thấp của

Q

5

nhiên liệu
Suất tiêu hao nhiên

g

6

liệu
Nhiệt

7

lượng

nước

ngọt nhận từ động cơ
Nhiệt lượng đơn vị

e

Q
q

H

dc
o

m

do dầu nhả ra
14
Líp: MTT 50 - §H2

14


8

Nhiệt

lượng

nước

dn

Q

o

ngọt nhận từ dầu

1228544

Q0dn = q m .Ne

kJ/h

9

nhờn
Tỉ nhiệt của nước Cm

Theo nhiệt độ nước 1,36

10

ngọt
Nhiệt độ nước ngọt

làm mát
Thiết kế chỉ định

70

C

o

11

vào động cơ
Nhiệt lượng

Thiết kế chỉ định

82

C

o

12

ngọt ra khỏi động cơ
Nhiệt độ nước ngọt

Thiết kế chỉ định

65

C

o

Thiết kế chỉ định

70

C

o

731

m

nước

t

v

t

r

t

v

t

r

dc

dc

dn

kJ/kg.độ

vào bầu sinh hàn
13

Nhiệt độ nước ngọt ra

dn

bầu sinh hàn
14

Sản lượng nước ngọt

G

dc

n

Q
G = ( −
C t t
n

m

15

Q

Sản lượng bơm

b

dn

o

Q =G
b

o

r

v

dc

dc

n

Q
+
) C (t − t
m

r

v

dn

dn

877

+ 20% G n

Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát máy chính là:

Q

b

)

3

h

3

m

h

= 877 (m³/h)

5.1.1.2 Máy điện
B ảng 5.2 bơm phục vụ máy điện
ST

Hạng mục tính

T
1
2
3

Kí

Công thức và nguồn gốc

Kết quả

Đơn vị

hiệu
Công suất có ích Ne

Thông số tàu

941.44

Cv

của động cơ
Vòng quay
n
Hệ số nhiệt lượng α

Thông số tàu
Chọn α = (15÷35)%

900
16

v/ph

41868

kJ/kg

0,137

Kg/Cv.h

do nước làm mát
lấy đi
4

Nhiệt trị thấp của

Q

5

nhiên liệu
Suất tiêu

g

hao

H

e

nhiên liệu
15
Líp: MTT 50 - §H2

15


6

Nhiệt lượng nước

Q

ngọt nhận từ động

Q0đc = Ne.ge.α .QH

dc
o

864003

kJ/h

7

cơ
Tỉ nhiệt của nước Cm

Theo nhiệt độ nước làm 1,36

8

ngọt
Nhiệt

mát
Thiết kế chỉ định

70

C

o

9

ngọt vào động cơ
Nhiệt độ nước

Thiết kế chỉ định

82

C

o

53

m

độ

nước

t

v

t

r

dc

dc

kJ/kg.độ

ngọt ra khỏi động
10

cơ
Sản lượng nước

G

dc

Q
=
G
C (t − t )
Q = 2 (G + 20% G )

n

o

ngọt

n

m

11

Q

Sản lượng bơm

3

b

b

r

v

dc

dc

127

n

n

Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát 2 máy điện là:

Q

h

3

m

h

= 127(m³/h)

b

5.1.2 Tính két giãn nở
Bảng 5.3 tính két giãn nở
STT Hạng mục tính

Kí

Công thức và nguồn Kết quả

hiệu

gốc

∑ Ne

∑N

Chọn theo quy phạm

1

Tổng công suất của

2

các máy
Hệ số tính toán

V

3

Dung tích két

V

p

e

=

N

mc
e

md

+ 2Ne

−3

V = V p . ∑ N e10

12621

Đơn vị

cv

0,2
2,52

3

m

Vậy chọn két giãn nở có dung tích: V = 3 (m³)
5.1.3 Tính bầu sinh hàn dầu nhờn, nước ngọt
5.1.3.1 Bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính
Bảng 5.4 bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính
STT

Hạng mục Kí

1

tính
Nhiệt

Công thức và nguồn gốc

Kết quả

Đơn vị

Q = q .Ne

293910

Kcal/h

hiệu
Q

m

lượng dầu
2

nhờn tỏa ra
Hệ
số k

16
Líp: MTT 50 - §H2

Với nước làm mát dầu nhờn, k=195
16


truyền
nhiệt

bầu tròn k=195
của

bộ làm mát

dầu nhờn
Hiệu nhiệt

3

độ

∆t

trung

bình
4

Hệ số điều β

5

chỉnh k
Diện tích F
trao

cp

(t − t ) − (t − t )
∆t =
 − 
2,3 lg t t 
 − 
t t 

12,3

β=0,7÷0,8

0,8

,

,

1

2

cp

F=

đổi

,,

,,

1

2

,

,

1
,,

2
,,

1

2

153

Q
k .0,8. ∆t cp

C

o

m2

nhiệt

2

Vậy diện tích bộ sinh hàn dầu nhờn F = 153 ( m )
5.1.3.2 Bầu làm sinh hàn nước ngọt máy chính.

2

Tương tự trên ta có diện tích sinh hàn nước ngọt F = 15( m )
5.1.4 Chọn bơm nước làm mát máy chính và 3 máy đèn
Chọn bơm với các thông số sau:
-Lưu lượng Q = 877 (m³/h)
-Cột áp H = 8 (m.c.n)
-Công suất N = 22 (KW)
-Vòng quay n = 1200 (v/p)
5.1.5 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

17
Líp: MTT 50 - §H2

17

-

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:

d =2

Q
Π.v

(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:

d1 = 2

Q

dc
b

Π.v

= 0,394
(m)

+) Đường ống nước ngọt đi làm mát máy điện:

d

2

=2

Q

md
b

Π .v

= 0,15
(m)

5.2. Vòng tuần hoàn ngoài.
5.2.1. Tính sản lượng bơm
Bảng 5.5: sản lượng bơm
ST
T
1

Hạng mục tính

Ký

Đơn vị Công thức - Nguồn gốc
hiệu
Công suất có ích ∑Ne Cv
Theo thông số của tầu

2

của động cơ
Suất tiêu hao nhiên Ge

Kg/Cv. Theo thông số của tầu

3

liệu

Hệ số nhiệt lượng α

h
%

do nước làm mát lấy

Chọn

trong

Kết quả
12621
0,137

khoảng 16

α = (15 ÷ 35)%

đi
18
Líp: MTT 50 - §H2

18


4

Nhiệt trị thấp của QH

kJ/kg

41868

nhiên liệu
Nhiệt lượng nước

kJ/h

1158287
Q0nn = ∑ N e.ge.α .QH

5

mặn nhận từ nước Q0nn

6

ngọt
Tỉ nhiệt của nước Cn

kJ/kg.đ Tra theo nhiệt độ nước vào 1,36

biển
Nhiệt độ của nước tdcr

ộ
o
C

làm mát
Thiết kế chỉ định

52

o

Thiết kế chỉ định

40

7

biển ra khỏi bầu
sinh hàn nước ngọt
Nhiệt độ của nước tdcv

8

C

biển vào bầu sinh
hàn nước ngọt.
Sản lượng nước Gn

9

9

mặn

Sản lượng của bơm

Kg/h

Q0nn
v
C n (t dcr − t dc
)

m3 Chọn: Q = (15÷20)%Gn.

Q

10

Gn =

709735
128

/h

Vậy sản lượng bơm nước biển là: Q = 128 (m³/h)
5.2.2 Chọn bơm nước biển làm mát nước ngọt.
Chọn bơm với các thông số sau:
-Lưu lượng Q = 128 (m³/h)
-Cột áp H = 33 (m.c.n)
-Công suất N = 30 (KW)
-Vòng quay n = 1200 (v/p)
5.2.3 Tính chọn ống.

Tương tự như trên ta có các đường kính ống là:
-Đường kính ống đi làm mát bầu sinh hàn nước ngọt máy chính là:

d

3

= 0,394

(m)

-Đường kính ống đi làm mát bầu sinh hàn nước ngọt máy điện là:

d

4

= 0,15

(m)

6. Kết Luận
_Bơm nước ngọt: Chọn bơm với các thông số sau:
19
Líp: MTT 50 - §H2

19


-Lưu lượng Q = 877 m³/h

-Cột áp H = 8 m.c.n
-Công suất N = 22 KW
-Vòng quay n = 128 v/p
_Bơm nước biển: Chọn bơm với các thông số sau:
-Lưu lượng Q = 128m³/h
-Cột áp H = 33 m.c.n
-Công suất N = 30 KW
-Vòng quay n = 1200 v/p
_Các bơm sử dụng trong hệ thống làm mát này đều là bơm li tâm
_Chọn đường kính ống nước ngọt đi làm mát máy chính là:
+) Đường kính ngoài: d = 394 (mm)
+) Đường kính trong: d = 380 (mm)
_Chọn đường kính ống nước ngọt đi làm mát máy điện là:
+) Đường kính ngoài: d = 150 (mm)
+) Đường kính trong: d = 140 (mm)
Chú ý: Quá trình tính toán trên chưa kể đến các tổn thất thủy lực trong hệ thống.
kết luận
Đề tài tính toán thiết kế hệ thống làm mát thực sự rất có nghĩa thiết thực đối với
sinh viên ngành máy tàu thủy nói chung để có thể làm quen dần với kiến thức thực tế
và chuyên môn. Tuy nhiên cả về mặt thực tế và chuyên môn thì đề tài này vẫn còn là
một vấn đề khá mới mẻ nên vẫn khó tránh khỏi những hạn chế của nó. Có cả những
vấn đề chủ quan và khách quan mà đề tài còn mắc phải. Vấn đề chủ quan, đó là sự tìm
hiểu kiến thức chuyên môn vẫn chưa thực sự được sâu sắc và kĩ lưỡng nên vấn đề trình
bày vẫn còn sơ sài, hay nặng về lí thuyết, kiến thức thực tế không nhiều nên sự sáng
tạo vẫn còn chưa cao, do đó để có thể chi tiết hơn được đề tài thì cần đòi hỏi sự tỉ mỉ
rất lớn của sinh viên thực hiện nghiên cứu đề tài. Về vấn đề chủ quan thì vấn đề thời
gian đó là trở ngại đầu tiên của đề tài. Đối với sinh viên thực hiện nghiên cứu môn học
thì việc có nhiều thời gian để có thể nghiên cứu sâu về một môn học là rất khó do đó
đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng của đề tài. Một vấn đề nữa đó là kiến
thức chuyên nghành về đề tài chưa có nhiều và chưa thực sự được chi tiết nên vẫn làm

cho đề tài thiên nhiều về lĩnh vực lí thuyết và chưa có khả năng ứng dụng thực tế.

20
Líp: MTT 50 - §H2

20


Trong thời gian tới vẫn còn cơ hội để cho em có thể gặp lại được đề tài này, em sẽ cố
gắng hơn nữa để có thể hoàn thành đề tài thật sự được hoàn thiên hơn.
Trong thời gian thực hiện đề tài mặc dù còn gặp rất nhiều trở ngại và khó khăn
nhưng với sự nỗ lực của bản thân và sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn
đã giúp em có thể hoàn thành được đề tài này. Với những hạn chế của đề tài này,
e rất mong sẽ tiếp tục nhận được sự góp ý của thầy giáo hướng dẫn và toàn thể
các bạn trong lớp để em có thể hoàn thiện đề tài này được tốt hơn

21
Líp: MTT 50 - §H2

21