Выбор расчетной магистрали.

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал СЕВМАШВТУЗ Государственного образовательного

  учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический

                      университет» в г. Северодвинске

                                             Кафедра №7

Дисциплина: «Общие судовые системы и устройства»

КУРСОВАЯ РАБОТА

                                                                             Студент Верещагин Д.Н.

                                                                             Группа 1352

                                                                                                                                                                                               Преподаватель Лебедева Е.Г.

Северодвинск

                                                        2009г.

Содержание

Введение........................................................................................................... 3

1. Назначение и краткое описание системы.................................................... 4

2. Схема расчетной системы............................................................................ 5

3. Гидравлический расчёт системы водотушения................................... 6

3.1. Подбор насосов................................................................................... 6

3.2. Выбор расчетной магистрали............................................................... 6

  3.3. Расчет потерь......................................................................................... 8

Участок I-Iа................................................................................................. 8

Участок I-I_в................................................................................................. 9

   Участок I-II…........................................................................................... 11

Участок II-III............................................................................................ 12

Участок III-IV........................................................................................... 13

Участок IV-V........................................................................................... 14

Участок IV-VI.......................................................................................... 15

Участок VI-VII......................................................................................... 16

Участок VII-VIII....................................................................................... 17

Участок V-IX........................................................................................... 18

3.4 Сводная таблица................................................................................... 19

4. Определение рабочей точки...................................................................... 20

Литература…………………………………………………………………….......24

Введение

    Курсовая работа по общесудовым системам и устройствам выполняется с целью углубления знаний, полученных при изучении курса «Общесудовые системы и устройства», а также для приобретения
практических навыков по проектированию и выполнению гидравлических расчетов судовых систем.

Водяные противопожарные системы служат основным средством обеспечения пожарной безопасности на судах всех назначений. Номенклатура водяных противопожарных систем очень велика, при этом большинство из них подают на горящий объект либо компактную струю воды большой производительности, либо распыленную. Подача воды осуществляется через лафетные и ручные пожарные стволы, распылители различных конструкций и различную арматуру.      

Назначение и краткое описание системы.

           Система водяного пожаротушения предназначена для тушения пожара или охлаждения судовых конструкций компактными или распыленными струями от ручных или лафетных пожарных стволов.

Система водяного пожаротушения должна быть установлена на всех судах, независимо от наличия на них других противопожарных систем.

Кроме своего основного назначения система может быть использована для подачи воды:

а) в систему водяных завес;

б) на охлаждение дизеля;

Система водяного пожаротушения состоит из следующих основных элементов:
а) пожарных насосов;

б) трубопроводов;

в) стволов и рукавов;

г) контрольно-измерительных приборов.

    В данной работе принимается система с линейной магистралью.

Валовая вместительность судна от 1000 до 4000  рег. т.

Количество стационарных пожарных насосов  - 2шт.

Минимальное давление в месте расположения любого пожарного клапана должно быть не менее 2,6 кгс/см² (0,26 МПа).

2. Схема расчетной системы

Рисунок 1. Типовая принципиальная схема системы водотушения с линейными магистралями

Гидравлический расчёт системы водотушения.

      Гидравлический расчет системы производится с целью определения минимальных диаметров магистральных трубопроводов и отростков по заданным расходам воды и давлениям у концевых клапанов.

                 3.1. Подбор насосов.

В соответствии с требованиями Правил Регистра РФ система должна обслуживаться двумя насосами, производительность которых принимается исходя из необходимости обеспечения одновременной работы следующих потребителей:   

- трех пожарных стволов с расходом воды                         около 23,3 м³/ч;

-система промывки цистерн сточных и фекальных вод около 27 м³/ч;

-система резервного охлаждения главных двигателей     около 20 м³/ч;

- система орошения                                                              около 17  м³/ч;

- система обмыва якорных клюзов                                     около 15 м³/ч.

    Суммарный расход в системе:

                                             м³/ч;

    Принимаем два насоса производительностью:

                                         Q_Н1=100 м³/ч;

                                         Q_Н2=148,9-100=48,9 м³/ч;

Насосы, удовлетворяющие условию, будит марки НЦВ-100/80.

Выбор расчетной магистрали.

Выбираем расчетную магистраль и разбиваем ее на расчетные участки.

В данном случае расчетная магистраль представляется линией I-II-III-IV-V-IX--(VI)-(VII)-(VIII). Кроме того, необходимо рассчитать отростки I-I_a,  I-I_в. Считаем, что в системе установлены концевые пожарные клапаны Ду65 поОСТ5.5276-75. К клапанам присоединяются прорезиненные рукава
внутренним диаметром 66мм, длиной 20м - по ГОСТ 7877-75 и пожарный комбинированный ствол ДУ65 - по 0СТ5.5009-70 с диаметром спрыска 19мм. Напор у пожарных клапанов принимаем равным 26 м. вод. ст. Расход воды через ствол со спрыском диаметром 19мм при этом будет равен 23,3 м³/ч (6,45л/c). 

Таким образом, для расчета известно:

Q_1-2=46,6 м³/ч      Q_1-1а =23,3 м³/ч       Q_1-1в=23,3 м³/ч

 Q_2-3=69,9 м³/ч            Q_3-4=84,9 м³/ч    Q_4-5=31,9 м³/ч

  Q_4-6=53,0 м³/ч               Q_6-7=80,0 м³/ч         Q_7-8=100,0 м³/ч

             Q_5-9=48,9 м³/ч                

Для трубопровода V_max=3м/с.

Расчетную температуру воды принимаем t=10^oC, коэффициент кинематической вязкости ν=1.306*10^-6 м²/с; плотность ρ=1000 кг/м³, эквивалентная шероховатость Δэ=015 мм.
Длины расчетных участков:   

l_1-2=6,5м               l_1-1а=5,8м               l_1-1в=4,8м   

l_2-3=6,8м               l_3-4=2,51м               l_4-5=2,85м  

l_4-6=2,07м               l_6-7=2,05м               l_7-8=6,1м    

l_5-9=6,75м                                

Высота расчетных участков:        

    z₁=3,5 м

    z₂=5,0 м

Расчет потерь.

Участок I-I_a.

Для участка I-I_a при Q_1-1a=23,3 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 60x3,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке I-I_a будет равен 54 мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке I-I _a:

- клапан концевой                            ξ₄=2,7

- отвод α= 90°                                   ξ₁=0,23

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=2,7+0,23=2.93

Коэффициент местных сопротивлений на участке I-I _a составляет

ξ=

Потери напора

Участок I-I_в.

Для участка I-I_в при Q_1-1в=23,3 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 60x3,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке I-I_в будет равен 54мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке I-I_в:

- клапан концевой                            ξ₄=2,7

- отвод α= 90°                                   ξ₁=0,23

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет Σξ=2,7+0,23=2,93

Коэффициент местных сопротивлений на участке I-I_в составляет

ξ=

Потери напора

Отростки Iа-I и Iв-I не уравновешенны, поэтому для уравновешивания отростков на участке I-Iв требуется установить дроссельную шайбу с коэффициентом местного сопротивления: ξ_ш= .

Тогда коэффициент местных сопротивлений на участке I-Iв составляет

ξ=  

Потери напора .

Найдем напор в точке I:

Участок I-II.

Для участка I-II при Q_1-2=46,6 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 83x4,5. Внутренний диаметр трубопровода на участке I-II будет равен 74 мм

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке I-II:

- тройник при делении потока      ξ₂=2,12

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=2,12

Коэффициент местных сопротивлений на участке I-II составляет

ξ=

Потери напора

Найдем напор в точке II:

.

Участок II-III.

Для участка II-III при Q_2-3=69,9 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 102х5,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке II-III будет равен 92мм

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке II-III:

- тройник при делении потока (2 шт.)      ξ₂=2,12;

- клапан концевой                              ξ₄=2,7;

- четверник                                          ξ =3,0.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=3+4,24+2,7=9,94

Коэффициент местных сопротивлений на участке II-III составляет

ξ=

Потери напора

Участок III-IV.

Для участка III-IV при Q_3-4=84,9 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 108х4,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке III-IV будет равен 100 мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке III-IV:

- 3-х клапанная коробка                  ξ₄=4,0

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=4,0

Коэффициент местных сопротивлений на участке III-IV составляет

ξ=

Потери напора

Найдем напор в точке IV:

.

Участок IV-V.

Для участка IV-V при Q_4-5=31,9м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 70x4,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке IV-V будет равен 62мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке IV-V:

- тройник при делении потока      ξ₂=2,12

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=2,12

Коэффициент местных сопротивлений на участке IV-V составляет

ξ=

Потери напора

Участок  IV-VI.

Для участка IV-VI при Q_4-6=53,0 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 89x4.5. Внутренний диаметр трубопровода на участке IV-VI будет равен 80мм

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке IV-VI: нет

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=0.

Коэффициент местных сопротивлений на участке IV-VI составляет

ξ=

Потери напора

Участок VI-VII.

Для участка VI-VII при Q_6-7=80 м³/ч  и V_max=3м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 108x5,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке VI-VII будет равен 98 мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке VI-VII:

- тройник                                             ξ₂=2,12

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=2,12

Коэффициент местных сопротивлений на участке VI-VII составляет

ξ=

Потери напора

Участок VII-VIII.

Для участка VII-VIII при Q_7-8=100,0 м³/ч  и V_max=3,0м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 120x5,0. Внутренний диаметр трубопровода на участке VII-VIII будет равен 110мм

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке VII-VIII:

- тройник(2 шт.)                                    ξ₂=2,12;

- клапан проходной запорный            ξ₅=4,5;

- отвод α=90°(2 шт.)                                 ξ₁=0,23;

- клапан концевой                                 ξ₄=2,7.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=4,24+4,5+0,46+2,7=11,9

Коэффициент местных сопротивлений на участке VII-VIII составляет

ξ=

Потери напора

Участок V-IX

Для участка V-IX при Q_5-9=48,9м³/ч  и V_max=3,0м/с внутренний диаметр трубопровода будет:

Выбираем по сортаменту ОСТ5.9586-75 ближайший большой типоразмер стальной бесшовной трубы 83x3,5. Внутренний диаметр трубопровода на участке V-IX будет равен 76 мм.

Скорость на участке будет составлять

Число Рейнольдса

Коэффициент сопротивления трения:

Коэффициенты местных сопротивлений на участке V-IX:

- клапан проходной запорный          ξ₅=4,5;

- клапан концевой                           ξ₄=2,7;

- клапан угловой                             ξ₆=0,18;

- отвод α= 90°(2 шт.)                                    ξ₁=0,23;

- тройник(3 шт.)                              ξ₂=2,12.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений составляет

Σξ=2,7+4,5+2·0,23+3·2,12+0,18=14,2

Коэффициент местных сопротивлений на участке V-IX составляет

ξ=

Потери напора

Сводная таблица.

Наименование	Обозначение	Размерность	Обозначение расчетных участков
			I-II	II-III	III-IV	IV-V	IV-VI	VI-VII	VII- VIII	V-IХ	Iа-I	Iв-I
			Расчетная магистраль								Ответвление
Расход воды	Q	м /ч	46,6	69,9	84,9	31,9	53,0	80,0	100,0	48,9	23,3		23,3
Температура воды	t		10
Плотность воды			1000
Коэффициент кинематической вязкости			1.306
Расчетный диаметр трубопровода	d	м	0,074	0,0908	0,1	0,0613	0,079	0,097	0,109	0,076	0,052			0,052
Стандартный диаметр трубопровода		м	0,074	0,092	0,1	0,062	0,08	0,098	0,11	0,076	0,054			0,054
Средняя скорость воды	V	м/с	3,0	2,92	3,0	2,94	2,93	2,95	2,92	2,99	2,83			2,83
Число Рейнольдса	Re		16,9984	20,5696	22,9709	13,9571	17,948	22,1362	24,594	17,3996	11,701			11,701
Длина прямых участков труб	l	м	6,5	6,8	2,51	2,85	2,07	2,05	6,1	6,75	5,8			4,8
Коэффициент сопротивления		-	0,0244	0,02315	0,02264	0,02554	0,02397	0,02278	0,0221	0,02426	0,0265			0,0265
Коэффициент сопротивления		-	4,26	11,65	4,57	3,294	0,62	2,6	13,13	16,35	5,78			5,29
Потеря напора в местных сопротивлениях		м	2,12	9,94	4,0	2,12	0	2,12	11,9	14,2	2,93			2,93
Суммарные потери напора	H	м	1,95	5,06	2,096	1,45	0,27	1,15	5,71	7,45	2,36			2,36
Узловой напор		м	10,39		17,546									8,22

Определение рабочей точки.

Определение рабочей точки системы производится графическим путем с учетом параллельной работы двух принятых для системы насосов НЦВ 100/80.

Рисунок 2.

График строится следующим образом (рис.2).

1. На оси абсцисс откладывается расход воды Q_i (м³/ч), на оси ординат потери напора H_i (м.вод.cт.).

2. На график наносится напорная характеристика насоса кривая1,

которая примерно проходит через точки:

Так как приняты одинаковые насосы, то характеристика 1 наносится одна.

2. Затем наносятся характеристики участков трубопровода от насосов до узла их объединения (точка IV, рис.1).

Кривая 2 соответствует участку трубопровода IV-VIII:

Н_4-8=к₁Q²_н1,

где к - коэффициент, характеризующий сопротивление трубопровода

Следовательно, к₁ =Н_4-8/Q²_н1=7,13/100²=0,00713

График характеристики насоса 1: Н_4-8=к₁Q²_н1+z₂

примерно проходит через точки:

 Кривая 3 - участку IV-IX:

Н_4-9=к₂Q²_н2

Следовательно, к₂ =Н_4-9/Q²_н2=8,9/48,9²=0,00372

График характеристики насоса 2: Н_4-9=к₂Q²_н2+z₂

примерно проходит через точки:

3. Затем из соответствующих ординат характери­стик насосов вычитаются ординаты характеристик кривых 2 и 3.

4. По полученным точкам построены "исправленные" характеристики насосов - 4 и 5.

Кривая 4 примерно проходит через точки:

Кривая 5 примерно проходит через точки:

5. Затем по ним строится суммарная характеристика параллельно работающих насосов 6.

6. На эту характери­стику надо наложить характеристику 3 части расчетной маги­страли, находящейся за точкой IV, объединяющей насосы.

Н₄=кQ²_max+ , Δz=z₁ =3,5м

Следовательно, к = Н₄- /Q²_max=17,546-3,5/84,9²=0,00195

График характеристики 7: Н₄=кQ²_max+Δz

примерно проходит через точки:

Точка а пересечения характеристик 6 и 7 является рабочей точкой системы. Данные графика подтверждают, что расcчитанные диаметры трубопроводов обеспечивают параллельную работу насосов без снижения их номинальной производительно­сти. Суммарная производительность насосов составляет =192м³/ч при напоре Н_н=68 м.вод.ст. При этом первый на­сос имеет производительность Q_н1=112,4 м³/ч (точка б ) при напоре Н_н1=88 м.вод.от. (точка г ), второй насос - Q_н2=79,6м³/ч (точка в ) при напоре Н_н2=96м.вод.ст. (точка д).

Литература

 1. Александров А.В. Судовые системы. – Л.:Судпромгиз, 1966.

 2.ГОСТ 7958–78. Насосы центробежные судовых систем. Типы и основные     

параметры.

 3. ГОСТ 8732–78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные.

 4. ГОСТ 8734–75. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные.

 5. ГОСТ 10704–91. Трубы стальные электросварные.

 6. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. –             

М.:Машиностроение, 1992.

 7. Никитин В.С., Матвиенко С.И. Проектирование общесудовых систем.

Учебное пособие. – Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 1996.

 8. Правила классификации и постройки морских судов. – СПб.:Морской

регистр судоходства, 1995.

 9. РД 5.76.038–84. Методика гидравлических расчетов судовых              

разветвленных трубопроводов.

 10. Румянцев Н.И., Буллах К.Г. и др. Справочник корабельного инженера-

механика. П/ред. В.Г.Новикова. – М.:Воениздат, 1984.

 12. Чиняев И.А. Судовые системы. – М.:Транспорт, 1984.