Разработка базы хранения рыбопродукции для Камчатского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В Камчатском регионе ощутимо сказывается недостаток производственных мощностей по хранению рыбопродукции на западном побережье.

Нехватка специализированных перевалочных мощностей портового хозяйства на Дальнем Востоке является серьёзным сдерживающим фактором сглаживания пиков перевозок рыбы во время путины. Необходимо развивать новые холодильные мощности для накопления рыбной продукции, чтобы можно было вывозить её не в авральном режиме, а постепенно, в течение года. Это необходимо и для того, чтобы реализовать в полной мере постановление правительства о том, что с 1 января 2009 года улов из российской двухсотмильной экономической зоны в обязательном порядке доставлялся на таможенную территорию РФ. До этого рыбаки на законном основании могли, не заходя в родной порт, прямо из района лова отправлять рыбу на экспорт. После вступления в силу постановления её везут к российским берегам. Где сталкиваются с проблемой хранения, переработки и транспортировки.

Итоги путины 2009 года показали, что данная проблема привела к снижению покупной стоимости выловленных лососевых, увеличению стоимости перевозки мороженной рыбопродукции, а следовательно к увеличению стоимости рыбопродукции в западной части России. В частности, цены на перевозку в рефрижераторном вагоне выросли в среднем по России до 80 рублей за килограмм.

Одним из способов могущих решить эту проблему может быть постройка базы хранения готовой продукции непосредственно вблизи района промысла. Данное решение позволит сократить дальность передвижения принимающего и обрабатывающего судна и, таким образом, добиться увеличения принимающей способности судна. Такое решение может существенно снизить затраты на хранение рыбопродукции. При вывозе данного вида продукции в зимний период, отказ от рефрижераторных вагонов позволяет существенно снизить себестоимость продукции и, таким образом, ощутимо повысить экономическую эффективность предприятия.

Целью настоящего дипломного проекта является разработка береговой базы хранения и её энергообеспечение. При реализации базы берегового хранения существует необходимость в специализированном судне, могущем принимать на борт рыбу-сырец, обрабатывать ее и сдавать обработанную засоленную рыбопродукцию на берег в достаточно большом объеме.

Основными задачами, решаемыми в ходе достижения цели дипломной работы, являются:

- анализ потребностей в базе хранения;

- выбор типа и размеров хранилищ;

- разработка процесса приёма и сдачи продукции;

- проектирование механизма закрытия ворот;

- расчет электростанции;

- выбор и расчет энергетического оборудования;

- экономическое обоснование проекта.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БАЗЕ ХРАНЕНИЯ

База предназначена для приёма и длительного хранения солёной рыбопродукции. Прием продукции осуществляется в период лососёвой путины Ї с июня по сентябрь. Отгрузка продукции будет проходить после окончания путины Ї с октября по июль. Место расположения базы Ї западное побережье Камчатки. Так как месторасположение базы Ї необорудованное побережье, она обеспечена необходимым высокопроходимым автотранспортом, способным работать в тяжелых климатических условиях. Обслуживающий персонал базы составляет 13 человек, в его состав входят: водитель автотранспорта Ї 4 человека, водитель фронтального вилочного погрузчика Ї 2 человека, повар Ї 2 человека, персонал ДЭС Ї 2 человека, рефмеханик Ї 2 человека, заведующий базой.

1.1 ПЛАНИРОВАНИЕ БАЗЫ

База состоит из четырёх хранилищ, вместимостью по 1310,4 т каждое, дизельной электростанции (ДЭС) контейнерного типа, складских помещений, жилых помещений, бытовых помещений, парка автотранспорта, склада горючих и смазочных материалов. План базы представлен на чертеже № 1.

1.2 ПОМЕЩЕНИЯ БАЗЫ ХРАНЕНИЯ

1.2.1 Жилые помещения

Выбор конструкций помещений произведен из следующих соображений: помещения используются в северных районах на необорудованных побережьях. Целесообразно выполнить их достаточно мобильными и легко доставляемыми в район эксплуатации. Для достижения этой цели наиболее целесообразно использовать сорока футовый контейнер. Предварительно оборудовав его под жилое помещение. А именно: достаточно хорошее утепление, с расчётом на низкие температуры в зимнее время года, предусмотрено водяное отопление. Данный жилые помещения значительно надёжнее и дешевле помещений из сэндвич-панелей и имеет больший срок службы и большую мобильность.

При изготовлении задействованы разные отделочные материалы, что значительно влияет на стоимость изделия. При утеплении стен используется ПСБС, изовер, изопинк и подобные отделочные материалы, позволяющие учитывать класс горючести изделия для эксплуатации изделия при особых окружающих условиях.

Внутри производится отделка стен и потолка фанерой, мдф и пластиковыми панелями, потолок Ї пластиковые панели, мдф, пол Ї ленолиум.

Количество контейнеров принимаем из расчета количества обслуживающего персонала базы. Обслуживающий персонал составляет 13 человек. Для проживания данного количества человек достаточно двух переоборудованных контейнера. Третий контейнер будет использоваться под помещение столовой, кухни, душевых. Таким образом под жилые помещения необходимо три переоборудованных контейнера.

Для обеспечения комфортных условий для проживания и работы, необходимо отапливать помещения, в которых люди работают и живут.

Для обогрева помещений необходимо определить требуемое количество обогревательных батарей водяного отопления. Для этого надо произвести расчет требуемого теплопритока на обогрев и выбрать тип батарей.

Для определения необходимого количества радиаторов для отопления, необходимо определить объём помещения. Объём помещения вычисляется по формуле:

V = LBH = 12·2,5·2,5 = 75,

где L Ї длина комнаты, м, L=12м;

B Ї ширина комнаты, м, B=2,5м;

H Ї высота комнаты, м, H=2,5м.

Все радиаторы отопления имеют такую характеристику, как номинальный тепловой поток. Тепловой поток от одной секции чугунного радиатора «Kцnner» составляет:

Ї «Классика», кВт……………………………………………..0,16;

Ї «Модерн», кВт………………………..………………………0,15;

Ї «Хит» , кВт……………………………………………….. 0,15.

По стандартам на отопление жилых помещений температура воздуха в помещении должна составлять 20°С. Требуемый удельный теплоприток, при температуре окружающего воздуха -30°С, составляет 0,041 кВт/м3 .

Необходимое количество тепла на отопление одного помещения:

Q = 75·0,041 = 3,075 кВт.

Возьмем радиаторы «Kцnner Классика», у которых тепловой поток от одной секции составляет 0,16 кВт.

Необходимое количество секций необходимое для обогрева помещения:

К=3,075 / 0,16=19,21875шт.

Принимаем К равное 20.

Принимаем для отопления одного жилого помещения 4 радиаторные батареи по 5 секций в каждой. Помещение кухни и столовой имеют такие же размеры, как и жилое помещение. Таким образом, количество потребляемого тепла увеличивается. Для обогрева жилых помещений необходимо 60 секций батарей. В результате расчета количество необходимого тепла на отопление жилых помещений Q = 9,5 кВт.

1.2.2 Складские помещения

В качестве складских помещений предлагается использовать сорокафутовые контейнеры, как наиболее дешёвые и удобные для использования в качестве склада. Складскими помещениями называются помещения для хранения: необходимых запасных частей для механического оборудования, дизель-генераторов, холодильного оборудования, автотранспорта, хранения инструмента необходимого для ремонта механизмов, запасов провизии для работников базы. С учетом всего технологического оборудования необходимое количество помещений под склады составляет четыре контейнера.

1.2.3 Помещения хранения продукции

Помещения хранения продукции предназначены для длительного хранения готовой рыбопродукции, поставляемой на базу. Хранение продукции осуществляется круглогодично, не зависимо от погодных условий.

1.3 ПРОЦЕСС ПРИЁМА СДАЧИ ПРОДУКЦИИ

Прием готовой продукции будет осуществляться с необорудованного морского берега или берега реки, в зависимости от района расположения базы, при помощи автомашин. В связи с приливами и отливами моря, процесс перегруза продукции должен осуществляться в максимально короткое время, для этого и используются 4 автомашины «КамАЗ» с крановыми установками. Значительно упрощает процесс перегруза конструкция судна Ї плоскодонное с откидной аппарелью. Готовая продукция Ї солёная рыба в бочках, на судне, устанавливается на поддоны по 6 бочек на каждый, поддоны устанавливаются в передвижные стеллажи, по 2 поддона на каждый. При сдаче стеллажи выкатывают по аппарели, откуда их при помощи крановых установок погружают на автомашину. Машиной стеллажи доставляются в хранилище. Там стеллажи разгружаются при помощи фронтального погрузчика, снаряжаются пустым поддоном и пустой тарой, и отправляются на судно.

2. РАСЧЁТ И ВЫБОР ТИПА ХРАНИЛИЩ

2.1 РСАЧЕТ ПОМЕЩЕНИЙ ХРАНИЛИЩ

Для определения необходимых размеров помещения хранения базы берегового хранения необходимо, задавшись необходимым количеством рыбопродукции, рассчитать потребную площадь хранилища, и выбрать тип хранения.

Хранение будет производиться в трех уровневых штабелях. Для расчета площади хранилищ необходимо задаться удельной грузовместимостью gV. Для рыбы в бочках данная величина gv = 330 кг/м3.

Требуемый объем помещений:

Vгр = Mхр/gV = 5000000/330 = 15151 м3,

где Мхр Ї масса всей хранящейся рыбопродукции, кг.

Площадь, занятая продукцией в хранилище, м2:

Fгр= Vгр/hгр,

где hгр - высота штабеля, м.

При выборе высоты штабеля следует учесть необходимую высоту от верхней оконечности, до потолка, для циркуляции охлаждающего воздуха. При высоте одного уровня штабеля 1 метр, можно принять, что высота от верхней оконечности третьего уровня равна 0,5 метра. Тогда:

hгр = 1·t + 0,5 = 1·3 + 0,5 = 3,5 м,

где t - количество уровней, t=3.

Fгр = 15151/3,5 = 4329 м2.

Для учета необходимых для проезда погрузчика площадей, вводится строительный коэффициент вф, по данным источника [1, с. 35], принимаем вф = 0,8, как для хранилищ с проходами 2,2 м.

Тогда строительная площадь хранилищ Fстр:

Fстр = Fгр/ вф = 4329/0,8 = 5412 м2. (2.1)

2.2. РАСЧЕТ ХЛАДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРОВ

Для выбора компрессоров необходимо определить теплопритоки в хранилище. Для этого необходимо задавшись укрупненными показателями удельного теплопритока qf. Для хранилищ продукции укрупненный показатель удельного теплопритока по данным источника [1, с. 140] может быть принят равным 70 Вт/м2.

Необходимый к отводу теплоприток в этом случае определится как произведение всей площади охлаждаемых помещений Fстр и показателя удельного теплопритока qf:

Q = Fстр·qf = 5412·70 = 374840 Вт.

Для расчета потребной хладопроизводительности компрессоров необходимо задаться коэффициентом потерь тепла на транспортирование холода a, и коэффициентом суточной работы компрессора b.

Принимаем по данным источника [1] коэффициенты:

a = 1,05,

b = 20/24.

Таким образом, потребная хладопроизводительность на охлаждение помещения:

Qор = aQ/b = 1,05·374,84·24/20 = 477,35 кВт.

Суммарная хладопроизводительность компрессорной установки:

Qсумм = 3·Q0 = 3·172,8 = 518,4 кВт

Исходя из потребной хладопроизводительности выбираем три компрессорных агрегата фирмы BITZER серии HSK7471-90 показан на рисунке 21

Рабочие параметры:

Ї хладопроизводительность Q0 , кВт ……………………172,8;

Ї потребляемая мощность N, кВт …………………………50,10;

Ї температура испарения, єС……………………………… -10;

Ї температура конденсации, єС ……………………………… 30

Технические характеристики:

Ї объемный расход (2900 об/мин, 50 Гц), м3/час…………165;

Ї объемный расход (3500 об/мин, 60 Гц), м3/час……………198;

Ї напряжение двигателя, В…………………………………400;

Ї макс рабочий ток, А…………………………………………79,0;

Ї масса, кг……………………………………………………238;

Ї макс избыточное давление (низкое/высокое)… …………19/28;

Ї присоединение всасывающего трубопровода, мм…………54;

Ї присоединение напорного трубопровода, мм………………42.

Рис. 2.1. Винтовой компрессор HSK7471-90.

2.3 ВЫБОР ТИПА ХОЛОДИЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Исходя из условий эксплуатации базы, так как продукция будет накапливаться в хранилище постепенно, целесообразно установить три холодильных помещения с отдельными компрессорными агрегатами. Тем самым мы не будем охлаждать неиспользованные площади помещения. Установка отдельного компрессорного агрегата на каждое помещение позволит снизить тепловые потери на транспортировку холода.

Площадь каждого холодильника согласно формуле (2.1):

Fстр = 5412/3 = 1804 м2. (2.1)

2.4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКА

Для удобства загрузки и разгрузки хранилища, предлагается использовать штабели вместимостью по ширине 6 бочек, с возможностью загрузки поддонов размерами 2,1 на 1,4 с каждой стороны. Таким образом ширина одного штабеля будет составлять 4,2 метра. С учетом прохода 2,2 метра, одна рабочая ширина b для штабелирования будет составлять 6,4 метра. При выборе ширины холодильника равной 30 метров, количество рядов штабелей:

N = 30/6,4 = 4, 7.

Принимаем количество рядов штабелей равным 4, тогда с учетом дополнительного прохода, ширина хранилища:

B = n·b + 2,2 = 4·6,4 + 2,2 = 27,8 м.

Принимаем длину B=28 м.

В этом случае предварительная длина холодильника:

L = Fстр/B = 1804/28 = 64,48 м.

Длина штабеля равна:

Lшт = l·m = 1,5·12 = 18 м,

где l - рабочая длина штабеля под поддон, l = 1,5 м,

m - количество поддонов в штабелях, принимаем m = 12.

С учетом необходимых проходов между штабелями, получаем длину штабеля:

Lшт = 18 + 2,5 = 20,5 м,

Количество штабелей в ряду:

M = L/Lшт = 64,48/20,5 = 3,15.

Принимаем количество штабелей в ряду равным 3, в этом случае длина холодильника под штабели:

L = M·Lшт = 61,5 м.

С учетом прохода перед штабелями длина будет:

Lут = L + 2,5 = 61,5 + 2,5 = 64 м.

Проверяем вместимость холодильника. По заданным параметрам базы хранения вместимость одного холодильника должна составлять:

M1 = M/3 = 5000/3 = 1667 т.

Уточненная вместимость штабелей в одном хранилище:

M' = 2·n·m·k·t·d = 2·4·3·12·3·1,2 = 1036,8 т, (2.2)

где k Ї количество поддонов в штабеле, k = 3,

t Ї количество штабелей в одном ряду, t = 3,

d Ї Количество продукции на одном поддоне, d = 1,2 т.

Соотношение требуемого количества рыбопродукции и максимального в одном хранилище:

М/M' = 1,667/1,037 = 1,61.

Исходя из полученного соотношения, целесообразно увеличить количество рядов штабелей, количество штабелей в ряду и уточнить длину холодильника.

Принимаем количество штабелей в ряду равным 5, в этом случае вместимость одного хранилища согласно выражению (2.2):

M' = 2·4·5·3·12·1,2 = 1728 т.

Уточненная длина хранилища будет равна 105 метров. Исходя из строительных требований, целесообразно изменить количество хранилищ до четырех.

В случае применения четырех хранилищ, при общем количестве штабелей N:

N = M/(2·k·t·d) = 5000/(2·12·3·1,2) = 57,87.

Принимаем количество штабелей N=58, при числе хранилищ 4 количество штабелей в хранилище:

N” = N/4 = 58/4 = 14,5.

Принимаем количество штабелей в холодильнике равным 15. В этом случае количество рядов штабелей n=5, а количество штабелей в ряду m = 3.

В этом случае длина одного холодильника:

Lут = 3·20,5 + 2,5 = 61,5 + 2,5 = 64 м.

Ширина одного холодильника:

Bут = 5·6,4 + 2,2 = 34,2 м.

Принимаем ширину одного холодильника равной 35 метров.

Вместимость одного холодильника согласно выражению (2.2):

M' = 2·5·3·3·12·1,2 = 1296 т.

Уточненная вместимость базы хранения:

M”=1,296·4 = 5184 т.

2.5 РАСЧЁТ ТЕПЛОПРИТОКА ПОМЕЩЕНИЯ ХРАНЕНИЯ

Теплоприток в одном помещении:

Q = qfBутLут = 70·35·64 = 156800 Вт.

Потребная хладопроизводительность компрессора в хранилище:

Qор = aQ/b = 1,05·156,8·24/23 = 171,8 кВт.

По итогам расчета можно сделать вывод что, для обеспечения необходимой хладопроизводительности, выбранный компрессор подходит.

2.6 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ПОМЕЩЕНИЯ ХРАНЕНИЯ

В связи с большой стоимостью постройки базы хранения данной конструкции, предлагается использовать новый тип базы. Основным определяющим фактором является отказ от хранения в штабелях, а применение способа постановки одного поддона на другой. Таким образом база уменьшается в строительных размерах, и мощности компрессорного агрегата.

Вместимость хранилища в поддонах по длине, принимаем:

N = 14.

Вместимость хранилища в поддонах по ширине, принимаем:

M = 39.

Вместимость хранилища в поддонах по высоте, принимаем:

Z = 2.

Общее количество поддонов:

T = NMZ = 2·39·14 = 1029.

Общая вместимость хранилища по массе:

M = Тd = 1029·1,2 = 1310,4 т.

Общая вместимость базы:

M” = M·4 = 1310,4·4 = 5241,6 т.

В этом случае длина одного холодильника:

Lут = cМ + r = 1,4·39 + 4 = 58,6 м,

где c Ї ширина поддона с учётом зазора при штабелировании, c = 1,4 м,

r Ї свободное пространство для манёвров погрузчика, принимаем r = 4 м.

Принимаем длину одного холодильника равной 59 метров.

Ширина одного холодильника будет равна:

Bут = Nf = 14·2,1 = 29,4 м.

где f Ї ширина поддона, f = 2,1 м.

Принимаем ширину одного холодильника равной 30 метров.

2.7 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКА ПОМЕЩЕНИЯ ХРАНЕНИЯ

Теплоприток в одном хранилище:

Q = qfBутLут = 70·30·59 = 123900 Вт.

Потребная хладопроизводительность компрессора в хранилище:

Qор = aQ/b = 1,05·123,9·24/20 = 156,1 кВт.

Хладопроизводительность требуемая для охлаждения помещения составляет 156,1 кВт, а хладопроизводительность компрессора составляет 172,8 кВт, что даёт нам возможность понизить температуру в помещении хранения.

2.8 ВЫБОР ТИПА КОНСТРУКЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ ХРАНЕНИЯ

Исходя из строительных требований по достижению минимальных затрат на строительство, материалы, и технологических требований хранения, наиболее оптимальным вариантом будет использовать в качестве помещений хранения 4 хранилища размерами 59 Ч 30 Ч 2,5 метра, с отдельным компрессорной установкой на каждое хранилище, для уменьшения потерь на транспортировку холода. Для уменьшения теплопритоков через стены помещения предлагается часть здания поместить под землю. При такой конструкции здания значительно уменьшатся финансовые затраты на теплоизоляцию. Из-за возможности затопления грунтовыми и сточными водами, глубина подземной части хранилища будет составлять 1,5 метра. Снаружи помещение хранения изолируется слоем до 1 м засыпным теплоизоляционным материалом, таким как древесные опилки, торфяная крошка и т. п. При укладке изоляционный слой обильно увлажняется водой и промораживается. В теплое время года тепло, направляющееся со стороны наружного воздуха задерживается внутри промороженного изоляционного материала и целиком в нем поглощается, так как за счет этого тепла происходит таяние льда в изоляции. Поэтому нулевая изотерма при достаточной толщине промороженного слоя изоляционного материала до конца теплового сезона не подойдет к поверхности стен хранилища, что исключает возможность притока тепла к этой поверхности. В зимнее же время оттаявший слой изоляции вновь промерзает. Такая своеобразная работа изоляции защищает наружную поверхность изоляции от нагревания. Общий вид помещения хранения представлен на чертеже № 2.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ЗАКРЫТИЯ ВОРОТ ПОМЕЩЕНИЯ ХРАНЕНИЯ

С целью повышения комфорта работы предусматривается установить механизм, позволяющий автоматически закрывать и открывать ворота в помещении хранилища. Применение данного механизма также сократит время закрытия и открытия ворот, что в свою очередь позволит сократить время погрузочно-разгрузочных работ, значительно сократить теплоприток в хранилище. Высота ворот составляет 2 метра, ширина 3 метра. Для установки гидропривода ворота выполняем из одной створки, шириной 3 метра. Таким образом открываться и закрываться ворота будут сдвигаясь в право.

Для установки такой системы необходимо рассчитать систему гидравлики и подобрать для неё соответствующий насос.

3.1 РАСЧЁТ ГИДРОПРИВОДА

Для расчета гидропривода необходимо первоначально задаться моментом на валу гидромотора и скоростью вращения на валу.

Для привода используется реечная передача через шестерню. Для определения момента на шестерне необходимо определить скорость перемещения рейки.

Скорость перемещения рейки:

V = L/t,

где L - длина перемещаемого участка рейки, равная 3 метрам;

t - время открытия двери, равное 6 с.

V = 3/6 = 0,5 м/с.

При диаметре касательном шестерни 0,24 метра угловая скорость составляет:

щ = 2v/d = 2•0,5/0,24 = 4,2 рад/c.

Частота вращения вала гидромотора при прямой передаче будет равна:

n = 30щ/р = 30•4,2/3,14 = 40 об/мин.

Момент на валу гидромотора будет равен:

Mкр = dF/(2з),

где F - усилие на шестерне, равное 1100 кг;

з - коэффициент полезного действия передачи.

Mкр = 0,24•11/(0,5•2) = 2,5 кНм.

Момент инерции вала гидромотора принимаем равным 0,2 кНм.

Для определения способа регулирования необходимо определить мощность гидропривода в случае гидромотора.

Мощность гидропривода определяем по формуле:

N = Мст· = 2,5·4,19 = 10,42 кВт,

где Мст Ї статический момент на валу гидромотора, Мст = 2,5 КНм;

Ї величина угловой скорости вала гидромотора, = 4,19 рад-1.

Величину угловой скорости вала гидромотора определяем по формуле:

= 2·nм/60 = 2·3,14·40/60 = 4,19 рад-1,

где nм Ї частота вращения вала гидромотора, nм = 40 мин-1.

Так как мощность гидропривода составляет менее 15 кВт рекомендуется применять дроссельного регулирование. Дроссель устанавливаем на параллельном потоке, так как это позволяет уменьшать частоту вращения вала гидромотора и повысить КПД привода.

Существующая тенденция к увеличению рабочего давления оправдывает себя, т.к. это позволяет при малых габаритах насосов и гидромоторов получать большую мощность, а при той же мощности - меньшие весогабаритные показатели. Но при повышении давления, повышаются и требования к применяемым материалам, уплотнениям, жесткости конструкции и т. д. По ГОСТ 6540 - 64, выбираем номинальное давление в гидравлической системе Рнн = 10 МПа.

Кроме основной функции рабочего тела (жидкости) - передача энергии от насоса к гидромотору, рабочая жидкость выполняет также другие важные вспомогательные функции: смазывает трущиеся поверхности, предохраняет их от коррозии, охлаждает гидравлическую систему, удаляет из системы продукты износа трущихся пар. Следовательно, рабочая жидкость должна удовлетворять следующим требованиям:

а) наличие высокого модуля упругости;

б) минимальный температурный градиент вязкости;

в) хорошие смазывающие свойства;

г) стойкость против окисления;

д) отсутствие механических примесей;

е) быть не токсичной, не агрессивной к материалам;

ж) не выделять паров и газов, не образовывать пену;

з) иметь высокую температуру вспышки и низкую температуру застывания;

и) должна быть дешевой и легкодоступной.

Выбираем марку масла И - 50А.

Характеристика масла марки И - 50А приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики масла

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение
Вязкость при 50 0С		м2/с	0,55*10-4
Плотность при 50 0С		кг/м3	895
Температура застывания	tз	0С	- 20
Температура вспышки	tвс.	0С	210

3.2 РАСЧЕТ СУММАРНОЙ НАГРУЗКИ

Суммарная нагрузка, действующая на выходное звено гидропривода, складывается из статической и инерционной.

Суммарную нагрузку для гидромотора определяем по формуле:

М = Мст + Мин = 2,5 + 0,84 = 3,34 кНм,

где Мст Ї статический момент на валу гидромотора, Мст = 2,5 кНм;

Мин Ї величина момента инерционных нагрузок, Мин = 0,84 кНм.

Величину момента инерционных нагрузок определяем по формуле:

Мин = I· = 0,2·4,19 = 0,84 кНм,

Где I Ї момент инерции вращающихся частей, приведенный к выходному валу, I = 0,2 КНмс2;

Ї угловое ускорение вала гидромотора, = 4,19 с-2.

Угловое ускорение вала гидромотора определяем по формуле:

= /t = 4,19/1 = 4,19 с-2,

где t Ї время выхода на режим, t = 1 сек;

Ї величина угловой скорости вала гидромотора, = 4,19 с-1.

3.3 ВЫБОР РАБОЧЕГО ДАВЛЕНИЯ

Величина рабочего давления с учетом потерь в трубопроводах выбирается меньше номинального давления.

Величину рабочего давления определяем по формуле:

Рраб = (0,85 Ї 0,95)Рнн = 0,9·10 = 9 МПа,

где Рнн Ї номинальное давления в гидравлической системе, Рнн = 10 Мпа.

Давление в сливных магистралях лежит в пределах 0,3 Ї 0,5 Мпа.

Принимаем Рсл = 0,4 Мпа.

3.4. ВЫБОР ГИДРОДВИГАТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ПАРАМЕТРОВ

Для выбора гидромотора необходимо определить, класс гидромотора.

Класс гидромотора определяем по формуле:

М/nм = 3,34/0,67 = 5,0,

Так как отношение М/nм = 0,5 < 10, то данный гидромотор относится к классу низкомоментных гидромоторов.

Рабочий объем гидромотора определяем по формуле:

qм = Кзн·2М/Рнагрмм = 1,07·2·3,14·3,34/9·0,925 = 2,7 дм3/об,

где Кзн Ї коэффициент запаса по нагрузке, Кзн = 1,05 - 1,1, принимаем Кзн = 1,07.

Так как малые инерционные нагрузки при условии:

Мин/Мст 1 = 0,84/2,5 = 0,336 1.

где Рнагр Ї давление в камере прямого действия, так как применяется параллельная установка дросселя, Рнагр = Рраб = 9.

мм Ї механический КПД гидромотора, принимаем мм = 0,925.

По рабочему давлению Рраб и рабочему объему qм подбираем марку гидромотора.

Параметры гидромотора марки Мр - 2,5/10 приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Параметры гидромотора

Наименование параметра	Размерность	Значение
Номинальный крутящий момент, Ммн	КН*м	3,75
Рабочий объем, qм	дм3/об	2,5
Давление, Рном/мах	МПа	10/16
Частота вращения, nм ном/мах	мин-1	25/100
Общий КПД, об	---	0,85
Объемный КПД, v	---	0,94

Определяем передаточное число редуктора по формуле:

i = М/Ммнмр = 3,34/3,75·0,9 = 0,99,

где М Ї суммарная нагрузка, действующая на выходное звено гидромотора, М = 3,34 кНм;

Ммн Ї номинальный крутящий момент гидромотора, Ммн = 3,75 кНм;

мр Ї КПД редуктора, мр = 0,9.

Так как передаточное число редуктора очень мало i = 0,99, то редуктор ставить нецелесообразно.

3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПИТАНИЯ ГИДРОДВИГАТЕЛЯ. ВЫБОР НАСОСА

Расход питания или расход необходимый для обеспечения заданной скорости вращения вала гидромотора определяем по формуле:

Qпит = qмnм = 40·2,5 = 100 л/мин,

где qм Ї рабочий объем гидромотора, qм = 2,5 дм3/об;

nм Ї частота вращения вала гидромотора, nм = 40 мин-1.

Расход в системе гидропривода представляет собой расход с учетом всех объемных потерь в гидросистеме.

Расход в системе гидропривода определяем по формуле:

Qсист = Qпит/v = 100/0,82 = 122 л/мин,

где v Ї предварительное значение объемного КПД гидропривода, v = 0,82.

Предварительное значение объемного КПД гидропривода определяем по формуле:

v = vнvгд vга = 0,9·0,94·0,97 = 0,82,

где vн Ї предварительное значение объемного КПД насоса, vн = 0,9;

vгд Ї значение объемного КПД гидромотора, vгд = 0,94;

vга Ї объёмный КПД гидроаппаратуры, vга = 0,96 - 0,98;

Согласно ГОСТу 13825 - 80 округляем полученное значение Qсист = 122 л/мин до Qсист = 125 л/мин.

Марку насоса для гидропривода подбираем по Рнн и Qсист.

Параметры насоса марки Мр - 2,5/10 приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Параметры насоса

Наименование параметра	Размерность	Значение
Номинальный крутящий момент, Ммн	КН*м	3,75
Рабочий объем, qм	дм3/об	2,5
Давление, Рном/мах	МПа	10/16
Продолжение таблицы 3.3
Наименование параметра	Размерность	Значение
Частота вращения, nм ном/мах	мин-1	25/100
Общий КПД, об	---	0,85
Объемный КПД, v	---	0,94

После выбора насоса уточняем частоту его вращения. Частоту вращения насоса уточняем по формуле:

nнтр = Qсист/qн = 125/2,5 = 50 мин-1,

где qн Ї рабочий объем насоса, qн = 2,5 дм3/об;

Qсист Ї расход раб. жидкости в системе гидропривода, Qсист = 125 л/мин.

3.6 РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ

Типоразмер любого трубопровода характеризуется диаметром условного прохода, примерно равным внутреннему диаметру трубы Dу dвнутр.

Предварительный выбор условного прохода осуществляется по скорости потока рабочей жидкости с учетом условных проходов гидравлического оборудования.

Из рекомендуемых пределов, приведенных в ([2] с. 41) выбираем допускаемые скорости движения жидкости:

а) для напорных магистралей: Vдоп = 6 м/с при Рнн = 10 МПа;

б) для сливных магистралей: Vдоп = 2 м/c;

в) для всасывающих магистралей: Vдоп = 1 м/с.

Минимальный внутренний диаметр определяем по формуле:

dmin = (4Qтр/Vдоп), м,

где Qтр Ї расход жидкости в трубопроводе, м3/с.

Минимальный внутренний диаметр для напорного трубопровода определяем по формуле:

dmin = (4Qтр/Vдоп) = (4·0,00208)/(3,14·6) = 0,021 м = 21 мм,

где Qтр Ї расход жидкости в напорном трубопроводе, Qтр = 125 л/мин = 0,00208 м3/с;

Vдоп Ї скорость движения рабочей жидкости в напорном трубопроводе, Vдоп = 6 м/с.

По минимальному внутреннему диаметру напорного трубопровода dmin = 21 мм, выбираем условный проход Dу = 25 мм.

Минимальный внутренний диаметр для сливного трубопровода определяем по формуле:

dmin = (4Qтр/Vдоп) = (4*0,00208)/(3,14·2) = 0,036 м = 36 мм,

где Qтр Ї расход жидкости в сливном трубопроводе, Qтр = 125 л/мин = 0,00208 м3/с;

Vдоп Ї скорость движения рабочей жидкости в сливном трубопроводе, Vдоп = 2 м/с.

По минимальному внутреннему диаметру сливного трубопровода dmin =

= 36 мм, условный проход Dу = 40 мм.

Минимальный внутренний диаметр для всасывающего трубопровода определяем по формуле:

dmin = (4Qтр/Vдоп) = (4*0,00208)/(3,14·1) = 0,051 м = 51 мм,

где Qтр Ї расход жидкости во всасывающем

трубопроводе, Qтр = 125 л/мин = 0,00208 м3/с;

Vдоп Ї скорость движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, Vдоп = 1 м/с.

По минимальному внутреннему диаметру всасывающего трубопровода dmin = 51 мм, условный проход Dу = 63 мм.

С учетом Dу и Рнн определяем наружные диаметры dн, внутренние диаметры dвн и толщины стенок для данных трубопроводов.

Определяем наружный диаметр, внутренний диаметр и толщину стенки для напорного трубопровода при Dу = 25 мм и Рнн = 10 МПа:

а) наружный диаметр трубы: dн = 34 мм;

б) внутренний диаметр трубы: dвн = 26 мм;

в) толщина стенки трубы: = 4 мм.

Определяем наружный диаметр, внутренний диаметр и толщину стенки для сливного трубопровода при Dу = 40 мм и Рнн = 10 МПа:

а) наружный диаметр трубы: dн = 50 мм;

б) внутренний диаметр трубы: dвн = 42 мм;

в) толщина стенки трубы: = 4 мм.

Определяем наружный диаметр, внутренний диаметр и толщину стенки для всасывающего трубопровода при Dу = 63 мм и Рнн = 10 МПа:

а) наружный диаметр трубы: dн = 76 мм;

б) внутренний диаметр трубы: dвн = 64 мм;

в) толщина стенки трубы: = 6 мм.

Для напорного трубопровода применяем трубы стальные бесшовные холоднокатаные по ГОСТ 8734 - 75.

Для сливного трубопровода применяем трубы стальные бесшовные горячекатаные по ГОСТ 8732 - 78.

Для всасывающего трубопровода применяем трубы стальные бесшовные горячекатаные по ГОСТ 8732 - 78.

3.7 ВЫБОР ГИДРОАППАРАТУРЫ

Согласно гидравлической схеме данного гидропривода, выбираем гидравлическую аппаратуру по величине номинального давления Рнн = 10 МПа и расходу рабочей жидкости в гидравлической системе Qсист = 125 л/мин.

Параметры гидравлической аппаратуры приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Параметры гидравлической аппаратуры

Наименование параметра	Типоразмер	Размерность	Значение
Предохранительный клапан: условный проход, Dу расход жидкости, Qном/мах номинальное давление, Рном потери давления, Р	БГ 52 - 17А	мм л/мин МПа МПа	32 160/15 5 - 20 0,1 - 0,5
Гидрораспределитель: условный проход, Dу расход жидкости, Qном/мах номинальное давление, Рном потери давления, Р	Р	мм л/мин МПа МПа	25 160/200 16/17 0,25
Дроссель: условный проход, Dу расход жидкости, Qном/мах номинальное давление, Рном потери давления, Р	Др - 25	мм л/мин МПа МПа	25 160 32 0,3
Обратный клапан: условный проход, Dу расход жидкости, Qном/мах номинальное давление, Рном потери давления, Р	61300	мм л/мин МПа МПа	25 160 32 0,1
Фильтр сливной магистрали: условный проход, Dу расход жидкости, Qном/мах номинальное давление, Рном тонкость фильтрации потери давления, Р	1.1.40 - 10	мм л/мин МПа мкм МПа	40 160 0,63 10 0,03/0,35

После определения основных параметров и типоразмеров гидравлической аппаратуры согласуется принципиальная схема гидропривода.

3.8 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ

Расчет носит проверочный характер. Его целью является определение потерь давления в магистралях и сравнение их с принятой величиной запаса по давлению.

Величину запаса по давлению определяем по формуле:

Р3 = Рнн - Рраб = 10 - 9 = 1 МПа.

Гидравлический расчет системы производим по гидравлической схеме, приведенной на рис. 2, которую разбиваем на участки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.1. Гидравлическая схема механизма привода ворот

1 - участок от маслобака до насоса; 2 - участок от насоса до гидрораспределителя; 3 - участок от гидрораспределителя до маслобака.

Исходные данные для расчета гидравлических потерь приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Гидравлические потери

№ уч-ка	Назначение	Диаметр, мм	Расход, л/мин	Скорость, м/с	Длина, м
		min	по ГОСТ		Допустимая	Вычисленная
1	Всасывающий	51	64	125	1	0,647	2
2	Напорный	21	26	125	6	3,92	5
3	Сливной	36	42	125	2	1,5	7

Скорость движения рабочей жидкости определяем по формуле:

V = Qсист/ Fтр, м/с,

Скорость движения рабочей жидкости для всасывающего трубопровода определяем по формуле:

V = Qсист/ Fтр = 0,00208/0,003215 = 0,647 м/с,

где Qсист Ї расход жидкости в гидравлической системе, Qсист = 125 л/мин =0,00208 м3/с;

Fтр Ї площадь всасывающей трубы, Fтр = r2 = 0,003215 м.

Скорость движения рабочей жидкости для напорного трубопровода определяем по формуле:

V = Qсист/Fтр = 0,00208/0,00053 = 3,92 м/с,

где Qсист Ї расход жидкости в гидравлической

системе, Qсист = 125 л/мин =0,00208 м3/с;

Fтр Ї площадь напорной трубы, Fтр = r2 = 0,00053 м.

Скорость движения рабочей жидкости для сливного трубопровода определяем по формуле:

V = Qсист/ Fтр = 0,00208/0,00138 = 1,5 м/с,

где Qсист Ї расход жидкости в гидравлической системе, Qсист = 125 л/мин =0,00208 м3/с;

Fтр Ї площадь сливной трубы, Fтр = r2 = 0,00138 м.

Гидравлические потери в гидравлических линиях слагаются из потерь на гидравлическое трение Рт, потерь в местных сопротивлениях Рм и потерь в гидравлических аппаратах Рга.

Гидравлические потери определяем по формуле:

Р = Рт + Рм + Рга МПа.

Потери давления на трение определяем по формуле:

Рт = (l/d)(v2/2) МПа,

где - коэффициент путевого сопротивления;

Ї плотность жидкости, кг/м3;

l Ї длина участка, м;

d Ї внутренний диаметр трубопровода, м;

v Ї скорость жидкости, м/с.

Для вычисления коэффициента путевого сопротивления необходимо определить режим течения по числу Рейнольдса.

Число Рейнольдса определяем по формуле:

Re = (vd)/,

где Ї вязкость рабочей жидкости, = 0,55·10-4 м2/с;

v - скорость рабочей жидкости в магистрали, м/с;

d - внутренний диаметр трубопровода, м.

Число Рейнольдса для всасывающей магистрали определяем по формуле:

Re = (vd)/ = 0,647·0,064/0,55·10-4 = 753,

где Ї вязкость рабочей жидкости, = 0,55·10-4 м2/с;

v Ї скорость рабочей жидкости во всасывающей магистрали, v = 0,647 м/с;

d Ї внутренний диаметр всасывающего трубопровода, d = 0,064 м.

Число Рейнольдса для напорной магистрали определяем по формуле:

Re = 3,92·0,026/0,55·10-4 = 1853,

где Ї вязкость рабочей жидкости, = 0,55·10-4 м2/с;

v Ї скорость рабочей жидкости в напорной магистрали, v = 3,92 м/с;

d Ї внутренний диаметр напорного трубопровода, d = 0,026 м.

Число Рейнольдса для сливной магистрали определяем по формуле:

Re = 1,5·0,042/0,55·10-4 = 1145,

где Ї вязкость рабочей жидкости, = 0,55·10-4 м2/с;

v Ї скорость рабочей жидкости в сливной магистрали, v = 1,5 м/с;

d Ї внутренний диаметр сливного трубопровода, d = 0,042 м.

Во всех трубопроводах выполняется условие Reкр Re, где Reкр = 2320, движение рабочей жидкости является ламинарным.

Так как Reкр Re, то коэффициент путевого сопротивления определяется по формуле:

= 64/Re.

Коэффициент путевого сопротивления для всасывающей магистрали определяем по формуле:

= 64/Re = 64/753 = 0,085.

Коэффициент путевого сопротивления для напорной магистрали определяем по формуле:

= 64/Re = 64/1853 = 0,0345.

Коэффициент путевого сопротивления для сливной магистрали определяем по формуле:

= 64/Re = 64/1145 = 0,056.

Потери давления на трение для всасывающей магистрали определяем по формуле:

Рт = (l/d)(v2/2) = 0,056·(2/0,064)·(895·0,6472/2) = 0,0004976 МПа,

где - коэффициент путевого сопротивления для всасывающей магистрали, = 0,085;

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

L Ї длина всасывающего участка, L = 2 м;

d Ї внутренний диаметр всасывающего трубопровода, d = 0,064 м;

v Ї скорость рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, v = 0,647 м/с.

Потери давления на трение для напорной магистрали определяем по формуле:

Рт = (l/d)(v2/2) = 0,0345·(5/0,026)·(895·3,922/2) = 0,0456227 МПа,

где Ї коэффициент путевого сопротивления для напорной магистрали, = 0,0345;

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

l Ї длина напорного участка, l = 5 м;

d Ї внутренний диаметр напорного трубопровода, d = 0,026 м;

v Ї скорость рабочей жидкости в напорном трубопроводе v = 3,92 м/с,

Потери давления на трение для сливной магистрали определяем по формуле:

Рт = (l/d)(v2/2) = 0,056·(7/0,042)·(895·1,52/2) = 0,0093975 МПа,

Где Ї коэффициент путевого сопротивления для напорной магистрали, = 0,056;

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

l Ї длина сливного участка, l = 7 м;

d Ї внутренний диаметр сливного трубопровода, d = 0,042 м;

v Ї скорость рабочей жидкости в сливном трубопроводе, v = 1,5 м/с.

Результаты расчета гидравлических потерь на трение приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Гидравлические потери

№ уч-ка	l, м	dвн, мм	Q, л/мин	v, м/с	Re		Рт, МПа
1	2	64	125	0,647	753	0,085	0,0004976
2	5	26	125	3,92	1853	0,0345	0,0456227
3	7	42	125	1,5	1145	0,056	0,00939775
	Рт = 0,0555

Потери давления в местных сопротивлениях определяем по формуле:

Рм = ((v2)/2), МПа,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений, определяем по табл.4.9. в ([2] с. 44);

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

v Ї скорость рабочей жидкости в магистрали, м/с.

Потери давления в местных сопротивлениях для всасывающей магистрали определяем по формуле:

Рм = ((v2)/2) = ((895·0,6472)/2)·3 = 0,000562 МПа,

где Ї сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей магистрали, = 3;

Їплотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

vЇ скорость рабочей жидкости во всасывающей магистрали, v = 0,647 м/с .

Потери давления в местных сопротивлениях для напорной магистрали определяем по формуле:

Рм = ((v2)/2) = ((895·3,922)/2)·1,1 = 0,007564 МПа,

где Ї сумма коэффициентов местных сопротивлений для напорной магистрали, = 1,1;

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3, = 895 кг/м3;

v Ї скорость рабочей жидкости в напорной магистрали, v = 3,92 м/с.

Потери давления в местных сопротивлениях для сливной магистрали определяем по формуле:

Рм = ((v2)/2) = ((895·1,52)/2)·6 = 0,0060412 МПа,

где Ї сумма коэффициентов местных сопротивлений для сливной магистрали, = 6;

Ї плотность рабочей жидкости, = 895 кг/м3;

v Ї скорость рабочей жидкости в сливной магистрали, v = 1,5 м/с.

Результаты расчета гидравлических потерь в местных сопротивлениях приведен в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Гидравлические потери

№ уч-ка	Вид сопротивления	Кол - во			Рм, МПа
1	Внезапное сужение Внезапное расширение Переходники	1 1 1	0,5 0,8 0,1	1,4	0,0002622
2	Внезапное сужение Транзитный поток Закруглённое колено Переходники	1 2 2 2	0,5 0,1 0,1 0,1	1,1	0,007564
3	Внезапное сужение Внезапное расширение Транзитный поток Закруглённое колено Переходники	2 4 3 8 8	0,5 0,8 0,1 0,1 0,1	6,1	0,006142
	Рм = 0,014

Потери давления в гидравлических аппаратах определяем по формуле:

Рга= Ргаi, МПа,

где Ргаi - потеря давления в гидравлических аппаратах (указаны в технической характеристике гидравлических аппаратов).

Расчёт гидравлических потерь в гидравлических аппаратах приведен в табл. 3.8.

Таблица 3.8

Гидравлические потери в гидравлических аппаратах

№ уч-ка	Наименование Гидроаппарата	Марка и типоразмер	Потеря давления Рга, МПа
3	Гидрораспределитель Фильтр	Р 1.1.40 - 10	0,25 0,03
	Рга = 0,28

Величина гидравлических потерь в гидравлической системе определяем по формуле:

Р = Рт + Рм + Рга = 0,0555 + 0,014 + 0,28 = 0,35 МПа.

Так как условие Р Р3 = 0,35 1 МПа выполняется, то произведенные расчеты выполнены верно.

3.9 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И КПД ГИДРОПРИВОДА

Полная мощность гидропривода равна мощности, потребляемая насосом.

Полную мощность гидропривода определяем по формуле:

Nгп = (РннQсист)/н = 10·103·0,00208/0,9 = 23,1 кВт,

где н Ї КПД насоса, н= 0,9;

Рнн Ї номинальное давление в гидросистеме, Рнн = 10 МПа = 10·103 кПа;

Qсист Ї расход рабочей жидкости в гидросистеме, Qсист = 125 л/мин = 0,00208 м3/с.

Полезную мощность гидропривода определяем по величине рабочего момента и частоте вращения гидромотора.

Полезную мощность гидропривода определяем по формуле:

Nпол = 2nм·М = 2·3,14·0,667·3,34 = 13,99 кВт,

где nм Їчастота вращения вала гидромотора, nм = 40 мин-1 = 0,667 с-1;

М Ї суммарная нагрузка, действующая на выходное звено гидромотора, М = 3,34 кНм.

Общий КПД гидропривода определяем как отношение мощностей Nпол/Nгп по формуле:

гп = Nпол/Nгп = 13,99/23,1 = 0,605.

3.10 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГИДРОПРИВОДА

Вся энергия, затраченная на преодоление различного рода сопротивлений в гидроприводе, в конечном итоге превращается в теплоту, поглощаемую маслом, что вызывает его нагрев и нежелательное уменьшение вязкости.

С известным приближением считается, что получаемая маслом теплота должна отдаваться в окружающую среду через внешние поверхности гидропривода Gп. Если площадь внешней поверхности оказывается недостаточной, то устанавливается дополнительная теплообменная поверхность, теплота отводимая от нее Gт.

Тогда тепловой баланс определяем по формуле:

G = Gп + Gт,

где Gп - теплота отводимая через внешние поверхности гидропривода;

Gт - дополнительная поверхность теплообмена.

Тепловой поток через поверхность гидропривода эквивалентен потерянной мощности и с учетом режима работы гидропривода.

Тепловой поток через поверхность гидропривода определяем по формуле:

G = Nгп·kн·(1 Ї гп) = 23,1·0,2·(1 - 0,605) = 1,82 кВт,

где kн Ї коэффициент продолжительности работы под нагрузкой, kн = 0,2;

Nгп Ї полная мощность гидропривода, Nгп = 23,1 кВт;

гп Ї КПД гидропривода, гп = 0,605.

Теплоту, выделяемую через стенки маслобака, определяем по формуле:

Gпб = Кпр·Fпб·(tм - tв) =38,61·2,58·(60 - 20) = 3,98 кВт,

где Кпр Ї коэффициент теплопередачи рабочей жидкости, Кпр = 15;

Fпб Ї площадь поверхности масляного бака, Fпб = 2,58 м2;

tм Ї температура рабочей жидкости гидропривода, tм = 60 °С;

tв Ї температура окружающей среды, tв = 20 °С.

Коэффициент теплопередачи рабочей жидкости определяем по формуле:

Кпр = 1/((1/1) + (/) + (1/2)) = 1/((1/1160)+(0,005/63)+(1/40)) =

=1/0,0259 =38,61,

где 1 Ї коэффициент теплоотдачи рабочей жидкости, 1 = 1160 Вт/м2 °С;

2 Ї коэффициент теплоотдачи воздуха, 2 = 40 Вт/м2 °С;

Ї средняя толщина стенок труб, = 0,005 м;

Ї коэффициент теплопроводности, = 63 Вт/м °С.

Площадь поверхности масляного бака определяем по формуле:

Fпб = 0,065·3 Vм2 = 0,065·3 2502 = 2,58 м2,

где Vм Ї полезный объем масла в баке, Vм = 250 м3.

Максимальный объем масла в баке определяем по формуле:

Vmax = 3Qсист = 3·125 = 375 л.

Согласно ГОСТу 16770 Ї 71 максимальный объем масла в баке составляет Vmax = 400 л ([2] с. 47).

Полезный объем масла в баке Vм не должен превышать максимальный объем Vмах масла в баке. Полезный объем масла в баке равен 2 - 3х минутной производительности насоса.

Полезный объем масла в баке определяем по формуле:

Vм = 2Qсист = 2·125 = 250 л.

где Qсист = 125 л/мин Ї расход рабочей жидкости в гидравлической системе.

Теплоту, выделяемую через внешние поверхности гидропривода определяем по формуле:

Gп = Gпб/ 0,8 = 3,98/0,8 = 4,98 кВт,

где Gпб Ї теплота, выделяемая через стенки маслобака, Gпб = 3,98 кВт.

Теплоту, выделяемую через все поверхности гидропривода, за исключением маслобака определяем по формуле:

Gпгп = (0,10,2)Gп = 0,2·4,98 = 1 кВт,

где Gп Ї теплота, выделяемая через внешние поверхности гидропривода, Gп = 4,98 кВт.

Площадь всей поверхности трубопровода определяем по формуле:

Fпгп = 0,1·Fпб = 0,1·2,58 = 0,258 м2,

где Fпб Ї площадь поверхности масляного бака, Fпб = 2,58 м2.

Площадь внешней поверхности гидропривода определяем по формуле:

Fп = Fпгп + Fпб = 0,258 + 2,58 = 2,8 м2.

Теплоту, выделяемую через внешние поверхности гидропривода определяем, по формуле:

Gп = Gпб + Gпгп = 3,98 + 1 = 4,98 кВт.

Установка теплообменника не требуется, т.к. Gп G = 4,98 1,82.

Температуру масла в гидравлической системе определяем по формуле:

tм = tв + (Gп/(КпрFпб)) = 20 + (1,82(37,61·2,8)) = 34,56 °С,

где tв Ї температура окружающей среды, tв = 20 °С;

Gп Ї теплота, выделяемая через внешние поверхности гидропривода, Gп = 1820 Вт;

Кпр Ї коэффициент теплоотдачи рабочей жидкости, Кпр = 37,61;

Fпб Ї площадь поверхности масляного бака, Fпб = 2,8 м2.

Если масло охлаждается только за счет теплообмена через внешние поверхности, то его установившаяся температура не должна превышать 60 - 65 °С. Данное условие выполняется.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ БАЗЫ

4.1 РАЗРАБОТКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СХЕМ

В системе холодного водоснабжения применена следующая концепция: речная вода забирается центробежным насосом через фильтр и доставляется в цистерну, емкостью 2 тонны. Из цистерны вода поступает в систему холодного водоснабжения, и в теплый ящик системы когенерации. Система холодного водоснабжения делится на три основных магистрали: магистраль выдачи воды на технические потребности; магистраль выдачи воды на бытовые нужды с пневмоцистерной; магистраль выдачи воды в теплый ящик. Бытовыми потребителями в системе холодного водоснабжения являются: душевые, умывальники, раковины на кухне. На кухне, для фильтрации питьевой воды установлен специальный фильтр очистки.

Система горячего водоснабжения предназначена для отопления жилых помещений, подачи горячей воды на потребители. Потребителями в данной системе являются: душевые, умывальники, раковины на кухне. Система отопления замкнутая, с расширительным баком. Расширительный бак оборудован датчиком уровня воды, по достижению нижнего уровня воды в баке, автоматически включается насос подпитки. Отопление помещений осуществляется при помощи радиаторов отопления, в одном помещении достаточно установить 4 радиатора отопления по 5 секций в каждом. Схема водоснабжения представлена на чертеже № 3.

4.2 РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Целью гидравлического расчета системы водоснабжения является определение требуемых потерь напора, и выбор соответствующих насосов в каждой магистрали водоснабжения.

Таблица 4.1

Расчет сопротивлений трубопроводов

Расход воды в магистралях	Q	м3/час	6	18	6	6	18	6	47
Высота относительно рассматриваемой узловой точки	h	м	1		2	1	Ї1,5	1,5	4
Шероховатость	Д	мм	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Суммарная длина прямых участков труб		м	9	10	5	10	2	52,5	7
Диаметр трубы	d	м	0,02	0,08	0,02	0,08	0,08	0,08	0,08
Площадь поперечного сечения	F	м2	0,000	0,005	0,000	0,005	0,005	0,005	0,005
Местные сопротивления	Колено под углом 90є							0,98	0,98*3=2,94	0,98*2=1,96
	Внезапное сужение			0,38		0,38	0,38	0,2
	Сумма Сопротивлений			3,18	9,5	3,18	8,18	4,18	3,04	5,06
Средняя скорость воды	V=Q/3600F	м/с	5,3052	0,994	5,3052	0,3316	0,9947	0,3316	2,5973
Число Рейнольдса	Re=Vd/н		102813	7711	102813	25703	77110	25703	201343
Коэффициент сопротивления трения	л		0,0302	0,023	0,0302	0,0275	0,0236	0,0275	0,0220
Потеря давлений от местных сопротивлений		мПа	0,044750	0,0047	0,04475	0,00045	0,002068	0,000167	0,017068
Потеря давления от трения		мПа	0,190982	0,0014	0,10610	0,00018	0,00029	0,000992	0,006479
Суммарные динамические потери участка	?Рд=?Рм+?Рт	мПа	0,235732	0,0061	0,15085	0,00063	0,00236	0,001159	0,023546

Расчетная схема трубопроводов приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Расчетная схема трубопроводов.

В систему необходимо установить три насоса на каждую магистраль. На магистраль бытовых нужд - электронасос ВКС 1/16, производительность 1.1 Ї 3.7 м3/ч, напор 40 Ї 14 м.в.ст. Дополнительно в систему устанавливается пневмоцистерна емкостью 200 л., предназначенная для автоматического поддержания постоянного давления в системе и автоматической подаче питьевой воды к расходным точкам. На магистраль пополнения расходной цистерны Ї электронасос ВКС 1/16, производительность 1.1 Ї 3.7 м3/ч, напор 40 Ї 14 м.в.ст. Для подачи воды в расширительный бак системы отопления Ї электронасос ВКС 1/16.

4.3 РАЗРАБОТКА ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ

Топливная система предназначена для приёма, хранения и перекачки топлива. Система состоит из 4х ёмкостей основного запаса, расходной ёмкости, топливных баков ДЭС, топливоперекачивающих насосов, и трубопроводов.

Запас топлива рассчитан, при непрерывной работе ДЭС и автотранспорта на максимальном режиме, на 7 месяцев.

Приемка топлива осуществляется с танкеров или с судна берегового обеспечения базы. И осуществляется следующим образом: на танкер подаётся топливный шланг необходимой длинны в зависимости, на сколько близко танкер может подойти к берегу. Приёмный шланг подключается к приёмной магистрали, и при помощи топливоперекачивающего насоса танкера топливо подаётся в приёмный трубопровод. Ёмкости основного запаса топлива подсоединены к приёмному трубопроводу параллельно, что позволяет принимать топливо в любую из ёмкостей запаса.

В расходную магистраль ёмкости включены параллельно, что даёт возможность расходовать топливо с разных ёмкостей. Такой способ подключения предусмотрен для возможности использования различных сортов топлива (зимнего и летнего), позволяет переключать расход топлива при необходимости, также можно смешивать топлива, например зимнее и летнее. Перед расходной ёмкостью устанавливается топливный фильтр, для исключения попадания в расходную ёмкость шлама из ёмкостей основного запаса. Установка дополнительного фильтра не требуется, так как данная магистраль в работе задействована не постоянно и фильтр можно вовремя почистить, или заменить на новый.

Расход топлива осуществляется непосредственно с расходной ёмкости, при помощи топливного насоса. Конструктивно предусмотрена заправка топливных баков ДЭС без применения насоса. Заправка осуществляется самотёком, для этого расходная ёмкость устанавливается на 1,5 над землёй на специальной опоре. Заправка автотранспорта так же осуществляется с расходной ёмкости при помощи отдельного для этих целей насоса перекачки топлива.

Схема топливной системы представлена на чертеже № 4.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Электростанция предназначена для обеспечения электроэнергией всех потребителей находящихся на базе. Основными потребителями являются компрессора холодильных установок

Предусматриваемая проектом схема распределения электроэнергии по базе позволяет одновременную работу генераторов на шины ГРЩ, либо работу определённых генераторов на отдельные секции ГРЩ. Возможна параллельная работа генераторов.

5.1 РАСЧЁТ ЭНЕРГОПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Для определения мощности дизель-генератора, необходимого для энергообеспечения базы, требуется произвести расчет электростанции, определить потребную мощность всех электропотребителей.

Определение мощности потребителей представлены в ниже следующих нагрузочных табл. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, нагрузочные таблицы составлены с учетом эксплуатации базы в летнее и зимнее время года, днём и ночью.

Обозначения, встречаемые в нагрузочных таблицах:

Р потр. - мощность потребителя, кВт;

Ко - коэффициент одновременности;

Кз - коэффициент загрузки

Таблица 5.1

Постоянно работающие потребители

№	Наименование потребителя	Данные потребителя	Загрузка генератора
			Зима	Лето
		Кол-во	Рпотр. ед-ая кВт	Рпотр. общ. кВт
					Ко	Кз	Рпотр. кВт	Ко	Кз	Рпотр. кВт
1	Компрессор холодильной установки	4	50,8	203,2				1	0,8	162,56
2	Вентиляторное оборудование	12	1,0	12,0	1	0,8	9,6	1	0,8	9,6
3	Трансформатор 380/220	1

Подобные документы

• Технологический процесс производства рыбопродукции в ОАО "Керченский рыбокомбинат"

  Обзор оборудования ОАО "Керченский рыбокомбинат". Кадровый состав управления предприятием. Ассортимент выпускаемой продукции. Технологическая схема копчения рыбы в линейно-щелевых печах. Процесс производства пресервов. Производство соленой рыбопродукции.
  
  отчет по практике [55,2 K], добавлен 16.04.2014
  

• Проект мясокомбината с производительностью 250 т/сутки г. Омск

  Расчет холодильной установки, камер охлаждения и хранения мяса, камер хранения жиров и субпродуктов в замороженном виде, их изоляции. Выбор температурных режимов работы холодильной установки, определение потребной холодопроизводительности компрессоров.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 05.11.2013
  

• Оборудование технологической линии хранения и выдачи топлива

  Подбор оборудования для приема топлива в зависимости от способа его доставки на предприятие. Определение вместимости резервуаров. Расчет фундамента под резервуар, выбор насосов и их обоснование. Технологическая линия хранения, подготовки и выдачи.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.05.2015
  

• Разработка технологии обработки детали типа "корпус"

  Расчет объёма выпуска и определение типа производства. Нормоконтроль и метрологическая экспертиза чертежа детали типа "корпус". Выбор вида заготовки и его обоснование. Разработка технологического процесса изготовления детали. Расчет размеров и припусков.
  
  курсовая работа [920,2 K], добавлен 14.10.2013
  

• Разработка детали типа "вал"

  Проектирование технологического процесса изготовления детали типа "вал", выбор оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструментов. Определение метода получения заготовки и его технико-экономическое обоснование. Расчет режимов резания.
  
  курсовая работа [289,6 K], добавлен 05.02.2015
  

• Проектирование холодильной установки овощехранилища

  Обзор развития холодильной техники. Условия хранения пищевых продуктов. Расчет строительных площадей камер хранения. Разработка планировки камер. Особенности подбора и расчета тепловой изоляции. Описание схемы холодильной установки, подбор оборудования.
  
  курсовая работа [314,7 K], добавлен 17.04.2012
  

• Расчет и выбор буровых кареток типа БК–5ДВ и погрузочно-доставочных машин типа ПД-12

  Разработка месторождений крепких руд. Выбор средств механизации производственных процессов при ведении очистных, проходческих работ. Обоснование способа отделения горной массы от массива. Расчет режимных параметров погрузочного доставочного оборудования.
  
  курсовая работа [711,0 K], добавлен 15.01.2015
  

• Расчет эффективности газоочистной установки типа ЦН-11

  Механизм действия, назначение и область применения циклонных аппаратов. Выбор диаметра аппарата как одно из определяющих условий эффективной работы. Проектирование газоочистной установки на основе циклона типа ЦН-11. Требования к установкам циклонов.
  
  курсовая работа [533,2 K], добавлен 27.12.2011
  

• Расчет и проектирование двухступенчатой фреоновой холодильной установки

  Выбор температурного режима хладагента в испарителе. Построение холодильного цикла, расчёт хладопроизводительности, определение параметров хладагента в узловых точках цикла. Определение расхода электроэнергии. Подбор компрессоров низкого давления.
  
  курсовая работа [117,9 K], добавлен 08.12.2013
  

• Создание холодильного предприятия для хранения мяса вместимостью 340 тонн

  Определение размеров охлаждаемых помещений и холодильника для хранения рыбы, расчет толщины теплоизоляционных конструкций. Схема холодильной установки, вычисление теплопритоков. Подбор компрессоров, воздухоохладителей, конденсатора и линейного ресивера.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2017
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам