Контрольная работа

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Раздел 2.

V курс

1. Гидравлический расчёт центробежного насоса и его напорной

характеристики

Вариант задания по контрольной работе выбирается исходя из последней цифры номера зачётной книжки учащегося (табл. 1).

Таблица 1

№ Варианта	Подача насоса Q, м3/с	Абсолютное давление всасывания Pв, МПа	Абсолютное давление нагнетания Pн, МПа	Частота вращения вала насоса, n об/мин	Температура перекачиваемой воды, t, єC
6	0,011	0,15	0,75	2900	16

Для выполнения контрольной работы в расчётах следует пользоваться справочным материалом, который сведён в таблице 2.

Таблица 2

Параметры проектируемого насоса
№ п/п	Величина	Условное обозначе-ние	Единица измере-ния	Расчетная формула, способ определения величин	Число-вые значе-ния
Напор насоса	H	м	γ =схq;  q =9,81 м/с2 Плотность воды с в зависимости от температуры представлена в (прил. 1).	-
Коэффициент быстроходности насоса (рабочего колеса)	ns	-	- если ns<40, насос проектируют многоступенчатым; - при ns=40-300, насос проектируют одноступенчатым, однопоточным; - когда ns>300, насос рассчитывают многопоточным. Тип рабочего колеса определяется по прил. 2.	-
Предельно допустимая частота вращения рабоч. колеса для проверки насоса на кавитацию	nпр	об/мин		л=0,95-0,97
Кавитационный коэффициент	c	-	при ns = 50-70	600-750
при ns = 70-80	800
при ns = 80-150	800-1000
Скорость жидкости во всасывающем патрубке принимают	Давление парообразования воды Ps в зависимости от температуры представлено в (прил. 1)
v1	м/с	2-4
Допустимая частота вращения колеса	nдоп	об/мин	Для исключения кавитации необходимо выполнить условие n<nдоп. При n>nдоп. заданную частоту вращения необходимо уменьшить и расчёт повторить	nдоп=(0,7-0,8) nпр

Продолжение табл.2

Расчёт размеров колеса
Приведенный входной диаметр рабочего колеса	D1пр	мм		-
Гидравлический КПД	зг	Примерные значения зг=0,8-0,95	-
Коэффициент реактивности	с	Выбирается. Предел изменения с=0,65-0,85 Нижний предел характерен для тихоходных, а верхний для быстроходных рабочих колес	-
Коэффициент выходной линейной скорости	Ku2		-
Наружный диаметр рабочего колеса	D2	м		-
Выходная линейная скорость	U2	м/с		-
Объёмный КПД	зo	-	КПД должен быть в пределах зo = 0,9-0,99	-
Коэффициент дискового трения	здт	-		-
Коэффициент, учитывающий потери в подшипниках и сальнике	зп	-	Выбирается из интервала 0,95-0,98. Меньшие значения относятся к малым насосам	-
Механический КПД	зм	-		-
Мощность, потребляемая насосом	N	кВт		-
Диаметр вала	dв	м		-

Продолжение табл.2

Диаметр втулки	dвт	м		-
Теоретическая подача насоса	Qt	м3/с		-
Допустимая скорость во входном сечении колеса	co	м/с		-
Входной диаметр рабочего колеса	Do	м		-
Средний диаметр входной кромки цилиндрической лопасти	D1	м		-
Проверка правильности расчета на данном этапе по формуле D2 /Do=f(ns)	D2 /Do	м	при  ns=40	2,8-2,0
при  ns=70	2,25-1,75
при  ns=100	2,0-1,6
при  ns=125	1,9-1,5
при  ns=150	1,8-1,47
при  ns=200	1,62-1,4
при  ns=250	1,52-1,32
Расчёт элементов входного треугольника скоростей
Линейная скорость жидкости на входе в колесо	U1	м/с		-
Коэффициент стеснения входного сечения рабочего колеса	м1	-	Выбирается м1=0,85-0,9
Радиальная составляющая абсолютной скорости во входном сечении колеса	c1r	м/с		-
Угол	г1	градус		Рекомендуется г1=14-25
Относительная скорость	щ1	м/с	По результатам расчёта проводится построение треугольника скоростей (см. прил. 3)
Расчет элементов выходного треугольника скоростей
Угол	г2	градус	Задается в пределах г2=15-30
Число лопастей колеса	z	-	Задается в пределах z=6-9
Коэффициент качества обработки каналов колеса	ц	-		-
Коэффициент циркуляции	K	-		-
Теоретический напор на рабочем колесе	Ht	-		-
Окружная составляющая абсолютной скорости	c2u	м/с		-
Коэффициент скорости	K c2r	-		-
Радиальная составляющая абсолютной скорости	c2r	м/с		-
Расчетное значение угла	г2	градус		-
Число лопастей	z	Если полученные в пп.36 и 37 результаты примерно равны принятым раньше в пп. 28 и 29 соответственно, то расчёт на данном этапе выполнен правильно. В противном случае, изменив соответствующим образом г2, расчёт пп.28-37 повторяют	-
Относительная скорость	щ2	м/с		-
Проверка отношения скоростей	щ1 /щ2	Отношение должно лежать в пределах 1,0-1,15. По результатам расчёта производится построение выходного треугольника скоростей (см. прил. 3)	-
Теоретический напор колеса при бесконечном числе лопастей	Ht∞	м		-
Проверка значений скорости	U2	м/с	Расчёт элементов выходного треугольника скоростей выполнен правильно, если полученная в п. 41 величина U2 равна или близка к величине U2, вычисленной ранее	-
Ширина колеса на входе	b1	м		-
Ширина колеса на выходе	b2	м		-
Шаг лопастей на входе в канал	t1	м		-
Шаг лопастей на выходе из канала	t2	м		-
Толщина лопасти на диаметре	д1	м		-
Толщина лопасти на диаметре	д2	м		-
Толщина лопасти на входе жидкости в колесо	S1	м		-
Толщина лопасти на выходе из колеса	S2	м		-
Нормальная толщина лопасти	S	м	Принимается S=(3-6)10-3	-

Построение меридионального сечения рабочего колеса.

Для изображения меридионального сечения колеса его условно рассекают плоскостью, проходящей через ось вала. При этом лопасти колеса не рассекают.

Методика построения меридионального сечения показана в прил. 4.

Параллельно выбранной оси вращения колеса 1—1 проводят линии, проходящие через диаметры dB, dBr, D0, D2. От перпендикулярной оси вращения вспомогательной прямой z-z  на диаметрах D2 и D0 откладывают соответственно отрезки b2 и b1 (см. п. 42 - 43 табл. 2), через точки а и b проводят наклонную прямую.

Отложив от точек а и с толщину переднего и заднего дисков (3-5 мм), проводят соответственно параллельные прямые  а'-b'  и  z'-z'.

Параллельно оси вращения на расстоянии D=D0+(5-7) мм проводят прямую 4-4. Плавной линией соединяют прямые а-b и 3-3, а'-b' и 4-4. От прямой z-z на диаметре Dо откладывают отрезок т. Точку т соединяют плавной кривой с линией 2-2.

Точку т' соединяют с линией 2-2 фигурной кривой.

Длину втулки колеса lвт определяют по выражению lвт=l,4dвт.

Построение рабочего колеса в плане.

Для изображения конструкции рабочего колеса в плане его условно рассекают плоскостью, перпендикулярной оси вращения.

Методика построения цилиндрической лопасти постоянной толщины при помощи дуги круга показана в прил. 5.

После определения в пп. 44-50 (см. табл. 2) геометрических параметров, касающихся построения колеса в плане, проводят окружности его входного и наружного (выходного) диаметров. На радиусе 0-2 строят угол 203, равный  y1+ y2, и угол 02С, равный y2. Проводят линию 2-3-1. Из середины отрезка 2-1 опускают перпендикуляр до пересечения со стороной угла y2 в точке С, из которой радиусом С-2=С-1 проводят дугу 1-2, являющуюся средней линией профиля рабочей лопасти. Профиль лопасти получают после нанесения на дугу 1-2 толщин S1, S и S2.

Для суждения о форме межлопастного канала строят 2 смежные лопасти.

Построение расчетной напорно-расходной характеристики рабочего колеса

Эта характеристика представляет собой зависимость между расчетными - подачей насоса Q и напором H. Она рассчитывается на основании теоретической характеристики Ht=f(Qt) и определенных расчетным путем объемных и гидравлических потерь.

Исходные данные для построения:

H1 — действительный напор одного рабочего колеса;

Q1 — действительная подача колеса;

К — коэффициент циркуляции;

зг — гидравлический КПД;

зo — объемный КПД;

Ht=H1/зг — теоретический расчетный напор;

Qtp=Q1/зo — теоретическая расчетная подача;

Qt — переменное значение теоретической подачи в пределах Qt=0 и Qt>Qtp.

Построение начинают с изображения в координатах Qt—Ht характеристики Ht∞=f(Qt) (см. прил. 6). Для этого определяют значение расчётного теоретического напора колеса с бесконечно большим числом лопастей Ht∞=Ht/K при расчетном значении подачи Qtp (первая точка графика) и Ht∞=U22/g при Qt=0 (вторая точка графика). Через эти точки проводят прямую линию.

Характеристику Ht=f(Qt) строят аналогично первой, определив значение Ht=KHt∞ при расчетной подаче Qtp и Ht=K22/g при Qt=0.

Далее изображают параболу гидравлических потерь на трение, используя зависимость

Ординаты построенной параболы вычитают из ординат прямой Ht=f(Qt) и получают характеристику H'=f(Qt).

Параболу гидравлических потерь на удар строят в интервале изменения Qt по формуле

где a=Hз. к / H1=0,9-1,3;  Hз. к — напор при закрытом клинкете.

Вычитание ординат последней параболы из ординат кривой H'=f(Qt) позволяет построить напорно-расходную характеристику рабочего колеса H=f(Qt) при постоянной частоте вращения вала.

2. Габаритный расчёт конденсатора и параметров температурного режима

Вариант задания по контрольной работе выбирается исходя из последней цифры номера зачётной книжки учащегося (табл. 3).

Таблица 3

№ Варианта	Давление в конденсаторе Р, МПа	Нагрузка конденсатора G, т/ч	Температура забортной воды t1, °C	Паровое со-противление конденсатора ДР, Па	Степень сухости пара x
1
2
3
4
5
6	0,004	15	20	150	0,90
7
8
9
10

По результатам расчета строится график температурного режима конденсата (см. прил. 7).

Справочный материал для выполнения контрольной работы приведён в таблице 4.

Таблица 4

№ п/п	Величина	Условное обозначение	Единица измерения	Расчетная формула, способ определения величин	Числовые значения
Расчёт поверхности охлаждения конденсатора
1	Давление в конденсаторе	P	MПа	Задано	-
2	Нагрузка конденсатора	G	т/ч	Задано	-
3	Степень сухости пара	x	Ї	Задано
4	Энтальпия пара	i	кДж/кг
5	Температура пара	tп	градус	Выбирается из таблиц вместе с i``, r по значению давления P, см. табл. 6 (давление указано в барах)
6	Переохлаждение конденсата	Дtk	градус	Принять Дtк=0,7	-
7	Температура конденсата	tk	градус		-
8	Энтальпия конденсата	i′	кДж/кг	Выбирается из таблиц по температуре tk	-
9	Количество тепла, отдаваемого в процессе конденсации	Q	кДж/ч	Q=G 103(i – i!)	-
10	Температура забортной воды	t1	градус	Задано	-
11	Разность температур	дt	градус	дt = tп–t2 Рекомендуется в пределах 5,8-3,4 єС	-
12	Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора	t2	градус	дt	-
13	Теплоёмкость забортной воды	c	кДж/кг∙K	При изменении температуры забортной воды от 10 до 35 єС лежит в пределах от 3,94 до 3,92 кДж/кг∙К	-
14	Плотность забортной воды	p	кг/м3	При изменении температуры забортной воды от 10 до 35єС лежит в пределах от 1023 до 1016 кг/м3	-
15	Количество охлаждающей воды	W	м3∕ч		-
16	Кратность охлаждения	m	Ї		-
17	Исходный коэффициент теплопередачи	K0	Вт/м2∙K		-
18	Скорость воды в трубках	щ	м/с	Выбирается из интервала от 1,6-2,2 м/с	-
19	Средняя температура забортной воды	tcp	єС		-
20	Расчетный коэффициент теплопередачи	K	Вт/м2∙K		-
21	Коэффициент загрязнения поверхности охлаждения конденсатора	в3	Ї
22	Коэффициент, учитывающий влияние материала и толщины стенки трубки на процесс теплопередачи	в м	Ї	При изменении толщины мельхиоровой трубки от 1,24 до 1,65 мм. лежит в пределах от 0,83 до 0,76
23	Коэффициент, учитывающий влияние температуры забортной воды  t1	вt	Ї	При t1=0ч40єC вt=0,68ч1,1
24	Коэффициент, учитывающий влияние удельной паровой нагрузки конденсатора q	вq	Ї	При q=12ч40 кг/м2ч вq=0,7ч1,0
25	Температурный напор	Дt	єC		-
26	Поверхность охлаждения конденсатора	F	м2
27	Число ходов воды	z	Ї	Для главных конденсаторов z=2
28	Число трубок в одном ходе	n	шт.
29	Внутренний диаметр трубок	dВ	м	0,0135; 0,016; 0,0187
30	Наружный диаметр трубок	dн	м	0,016; 0,019; 0,022
31	Расстояние между трубными досками	й	м
32	Шаг между трубками	s	мм	S=dн+9
33	Коэффициент заполнения трубной доски	зт. д	Для гл. кон-денсаторов зт. д=0,55ч0,7
34	Эквивалентный диаметр конденсатора	D	м		Ї
35	Отношение	й /D	Ї	Рекомен-дуется 1,3–2,3
36	Удельная паровая нагрузка конденсатора	qп	кг/м2∙ч		см. п. 45
37	Удельная тепловая нагрузка конденсатора	gT	кДж/м2∙ч		Ї
Расчёт состава паровоздушной смеси, удаляемой из конденсатора
38	Давление удаляемой среды	Pсм	МПа		Ї
39	Температура удаляемой паровоздушной смеси	tсм	єС		Ї
40	Парциальное давление пара в смеси	Pп	Па	Определяется из табл. 7 по tсм	Ї
41	Удельный объём пара в смеси	Х	м3/кг	Определяется из таблиц по Pп	Ї
42	Парциальное давление воздуха	Pв	Па		Ї
43	Количество воздуха, поступившего в конденсатор	Gв	кг/ч		Ї
44	Масса смеси, удаляемой из конденсатора	Gсм	кг/ч		Ї
45	Масса пара в смеси	Gп	кг/ч	Gп=	См. Примечание
46	Относительное содержание воздуха в смеси	е	Ї		Рекомен-дуется е = 0,33-0,80

Примечание. Масса пара в смеси находится следующим образом:

Пример:  Примем относительное содержание воздуха в смеси е=0,5, тогда  Gв=0,5 Gп, подставим полученное значение в формулу (43), получим следующее уравнение:

0,5 Gп=0,18 Gп +5, определим из этого равенства Gп:

0,5 Gп - 0,18 Gп = 5, или 0,32 Gп=5, отсюда Gп=5:0,32 =15,625 кг/ч,

тогда Gв=0,18 Gп + 5 = 0,18*15,625 + 5 = 7,8125 кг/ч

Приложение 1

Плотность пресной воды (с) при различных температурах при нормальном атмосферном давлении (Ра =1,013 кг/см2)	Давление парообразования воды Рs в зависимости от температуры (МПа)
Температура, оС	Плотность, кг/м3
0	999,87	0,00061
4	1000	0,00083
10	999,73	0,0012
13	999,67	0,0014
14	999,64	0,0015
15	999,61	0,0017
16	999,49	0,0018
19	999,35	0,0022
20	998,23	0,0025
21	997,96	0,0027
24	997,03	0,0030
25	996,85	0,0035
30	995,67	0,0045
34	995,12	0,0053
35	995,03	0,0058

       

Вариант  № 6.

Опишите, какие функции осуществляет Регистр РФ. Какие имеются виды ремонтных ведомостей по каждой категории ремонта? В какие сроки ремонтные ведомости должны быть представлены в ССХ пароходства? Кто ответствен за качество, полноту и за представление ССХ и заводу ремонтной ведомости в установленный срок? Зарисуйте эскиз и поясните сущность электромеханического метода наращивания деталей судовых механизмов. Подробно опишите современные способы защиты корпусов судов от химической и электрохимической коррозии. Зарисуйте эскиз и поясните сущность динамической неуравновешенности ротора турбины и опишите процесс динамической балансировки ротора. Опишите технологический процесс разборки (последовательность операций) вспомогательного двигателя вашего судна. Дайте краткую характеристику двигателя. Зарисуйте эскиз и подробно опишите проверку центровки поршня и штока крейцкопфного двигателя. Опишите типовые ремонтные работы по центробежным, ротационным и струйным насосам. Опишите технологию статической балансировки рабочего колеса центробежного насоса. Опишите, как производится пробивка осевой линии валопровода с помощью светового луча.

Вариант  № 6.

Изобразите кинематическую схему золотникового ТНВД с регулированием за счет подачи топлива. Опишите принцип его действия, укажите преимущества и недостатки. Выполните эскиз внутренней (канализационной) смазочной системы главного двигателя, установленного на Вашем судне. Укажите путь смазочного масла в системе, параметры, по которым контролируется система, возможные неисправности в работе системы, способы их устранения. Опишите способы, защиты поверхностей охлаждения дизеля от коррозии. Укажите преимущества и недостатки пускового клапанного двигателя «Зульцер».