TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA: CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU
oOo
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: MÁY PHỤ TÀU THUỶ
ĐỀ BÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT NƯỚC BIỂN VÀ PHỤC
VỤ CHO ĐỘNG CƠ TRÊN TÀU DẦU 7000 TẤN
Hải Phòng 2012
1
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về tàu
1.1.1. Loại tàu
Tàu có mũi quả lê, sống đuôi và boong lái , boong dâng mũi. Cabin, buồng ngưng khí,
và khoang máy được lắp đặt ở phía lái.
Phần vỏ chính của tàu dưới boong chính được chia cách bởi vách ngang, vách dọc
thành các khoang, các khu vực sau :
- Phần lái: phần lái được lắp đặt buồng máy lái ,các két nước ngọt, khoang cách
li và két dầu F.O.
- Khu vực buồng máy:
+ Buồng máy bố trí lắp đặt thiết bị nâng chính, các bệ sàn máy phụ, buồng máy điều
khiển máy, xưởng sửa chữa và kho chứa,…
+ Két dầu trực nhật , két phục vụ và két lắng dầu bôi trơn được bố trí lắp đặt ở vị trí
thích hợp
+ Đáy đôi gồm các két dầu lắng bôi trơn, két dầu diesel , két dầu bẩn và các két cần
thiết khác.
- Khu vực hàng: khu vực hàng có kết cấu vỏ thép, đáy đôi và gồm có 11 két
hàng, 1 két nước bẩn, 12 két nước ballast, 1 két nước ngọt.
- Phần hướng mũi: kéo mũi, hầm xích neo, kho thủy thủ trưởng, các kho cần thiết
khác, buồng chân vịt được bố trí lắp đặt ở phần mũi tàu.
Tàu được thiết kế để chở những hàng cùng với các cơ cấu của tàu giới hạn chở

o
F
+ Suất tiêu hao nhiên liệu : 136 g/HP.h + 3%
+ Hệ thống khởi động : khởi động bằng khí nén
+ Hệ thống đảo chiều : đảo chiều trực tiếp
3
+ Khởi động và dừng : Bên cạnh máy, trong buồng điều
khiển máy trên buồng lái
+ Hệ thống điều khiển tốc độ : trên buồng lái, buồng điều khiển
máy
+ Hệ thống làm mát :làm mát xilanh bẳng nước ngọt
Làm mát piston bằng dầu nhờn
(L.O)
Mỗi sinh hàn – nước biển
+ Làm mát : nước biển
1.1.2.2. Hệ trục:
Trục trung gian là trục đặc bằng thép rèn với bích nối cả hai đầu.
Trục chân vịt là trục đăc bằng thép rèn đầu trước là bích nối và phía lái đc làm côn
và tiện ren.
Lắp đặt bệ trục trung gian bằng sắt đúc với loại vật liệu trắng(bạc babít)
Đường kính trục theo yêu cầu của quy phạm và được xác định theo dao động xoắn
1.2. Giới thiệu chung về hệ thống : Hệ thống làm mát và phục vụ
1.2.1. Tính cần thiết của hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ do nhiệt độ của khí cháy rất cao, các chi tiết của
động cơ tiếp xúc với khí cháy đồng thời do ma sát với nhau nên nhiệt độ của chúng rất cao.
Nhiệt độ các chi tiết máy cao sẽ gây ra các hậu quả xấu sau đây:
- Phụ tải nhiệt của các chi tiết máy lớn, làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ
của chúng.
- Do nhiệt cao, độ nhớt của dầu nhờn bôi trơn giảm nên tổn thất ma sát tăng.
- Có thể gây bó kẹt pittông trong xilanh do hiện tượng giãn nở nhiệt.

mát mà hệ thống còn có những chức năng và nhiệm vụ khác.
5
1.2.3.Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống làm mát cho hệ thống (xét theo điều kiện quy
phạm).
- 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 dự phòng có sản lượng
đủ cung cấp nước làm mát ở điều 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.
- Khi động cơ nắp thiết bị tự động điều tiết nhiệt độ, bơm nước biển độc lập có thể
dùng bơm nước để làm mát nhiều động cơ.
- Các cửa thông biển phải có hai cửa, một cửa thông mạn một cửa thông đáy, đảm
bảo hút nước trong mọi điều kiện dễ dàng, không hút nước đã xả ra.
- Sau hộp van thông biển phải bố trí bầu lọc rác.
- Nhiệt độ nước biển sau làm mát phải được giới hạn để chống ăn mòn.
- Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc ống thép liền tráng kẽm, các
ống phải là ống liền.
- Các chi tiết và hợp kim đồng phải được nắp cực kẽm để bảo vệ.
- Đường ống xả ra ngoài mạn tàu phải được bố trí sao cho khi tàu lắc dọc 5
0
và
nghiêng ngang 15
0
vẫn làm việc được bình thường.
- Khi dùng nước biển để làm mát trực tiếp máy chính hoặc động cơ diesel lai máy
phát điện hoặc máy phụ cần phải trang bị kép, phải trang bị bầu lọc đặt giữa van hút
nước biển và bơm nước biển làm mát. Bầu lọc này phải có thể làm mát vệ sinh được
mà không cần phải ngừng cấp nước đã lọc.
- Máy phát điện, máy phụ cần phải trang bị kép và các động cơ lai chúng phải có bơm làm

nước đáy tàu và bơm nước biển nên dùng cùng một loại bơm và do động cơ lai. Khi
bơm nước biển làm mát động cơ có sự cố có thể dùng bơm nước đáy tàu để thay thế,
nhưng không thể dùng bơm nước biển làm mát để thay nhiệm vụ cho bơm nước đáy
tàu.
b. Ưu nhược điểm:
+ Hệ thống đơn giản, ít thiết bị, thuận tiện cho khai thác vận hành.
+ Nhiệt độ nước biển vào làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngoài tàu, khi vào
làm mát có khả năng nhiệt độ nước quá thấp (vào mùa đông), gây ra độ chênh nhiệt
độ cao, dẫn đến làm rạn nứt xi lanh, nắp xi lanh, không những thế gây ảnh hưởng xấu
7
đến quá trình công tác bình thường của động cơ như quá trình bôi trơn xấu, quá trình
cháy không tốt, giảm công suất của động cơ.
+ Nhiệt độ nước ra khỏi động cơ bị khống chế, không quá 50 ÷ 55oC, để tránh tạo
nên các cáu cặn trong đường ống và các thiết bị, ảnh hưởng không tốt tới hiệu quả
làm mát.
+ Ngoài ra, trong nước biển luôn tồn tại các hợp chất gây ra ăn mòn hóa học và ăn
mòn điện hóa, nên sau một thời gian hoạt động, đường ống bị ăn mòn nhanh. Để hạn
chế các hiện tượng này xảy ra, trên đường ống thường lắp thêm các cực kẽm để bảo
vệ.
1.2.4.2. Hệ thống làm mát gián tiếp
a. Nguyên lý:
Trong hệ thống này, nước biển không trực tiếp lấy nhiệt từ động cơ hoặc các thiết
bị mà lấy thông qua lượng nước ngọt tuần hoàn trong hệ thống. Do vậy, hệ thống này
bao gồm hai vòng tuần hoàn:
+ Vòng tuần hoàn nước biển: Nước biển được bơm nước biển làm mát hút qua hộp
van thông biển, các bầu lọc rác, các bộ khử hơi, khí (nếu có) đưa qua các bầu sinh hàn
dầu nhờn, rồi đến các bầu làm mát nước ngọt của các động cơ và thiết bị và được xả
ra ngoài tàu.
+ Vòng tuần hoàn nước ngọt: Nước ngọt tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm làm mát
nước ngọt. Sau khi lấy nhiệt từ động cơ hay thiết bị, nước ngọt được đưa qua bầu làm

+ Diện tích đường ống
+ két giãn nở
+ các van điều khiển và điều chỉnh
a. Máy bơm
Các bơm được dùng trong hệ thống làm mát hầu hết là bơm ly tâm. Bơm này có
thể được gá lắp trên động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ hay được
dẫn động độc lập bằng đppngj cơ điện. nững trang bị động lực cỡ nhỏ thường chỉ cần
một bơm để duy trì sự tuàn hoàn của nước làm mát vòng kín hay vòng hở. với thiết bị
động lực trung bình trở lên thì trang bị nguyên lý làm mát hai vòng – vòng kín và
vòng hở , mỗi vòng có một bơm biệt lập. ở hầu hết các thiết bị động lực công suất lớn,
ngoài hai bơm nước chính của vòng kín và vòng hở còn có trang bị thêm một hoạc hai
bơm mác song song ( gọi là bơm nước dự phòng ). Bơm nước này được lắp thông qua
hệ thống van với bơm nước vòng kín hay vòng hở và làm việc khi một trong hai bơm
9
4
3
2
1
bị hỏng . ngoài ra bơm dự phòng còn được dùng để rửa sàn tàu, hút nước rò rỉ vào
khoang tàu, hay làm nhiệm vụ cứu hoả.
Hình1.1: Cấu tạo của máy bơm
b. Bầu sinh hàn nước ngọt
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,nhiệt độ của nước ngọt giảm xuống.Trước khi
nước ngọt vao làm mát cho động cơ thì nó đi qua làm mát cho dầu nhờn.

a) b)
Hình1.2: Bầu làm mát nước ngọt (a); Bầu làm mát dầu nhờn(b)
c. Bầu sinh hàn dầu nhờn

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.
e. Van an toàn
11
Là thiết bị dùng để bảo vệ hệ thống khi áp suất của nước làm mát nên cao quá tiêu
chuẩn thì van sẽ tự động mở để xả vợi nước ra ngoài
Van an toàn hoạt động dựa trên lực căng của lò xo khi áp lực của nước làm mát trên
hệ thống lớn hơn định mức thắng lực căng lò xo thì van sẽ tự mở.
12
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
2.1. Nguyên lý hoạt động
Nước biển ở các cửa thông biển cao và thấp sẽ đi qua các van bướm SW01 , SW02
vào thiết bị lọc đơn SW03, SW04 , rồi từ các thiết bị lọc đơn đi qua các van bướm
SW05 , SW06 vào đường ống số 1.
Nước biển ở đường ống số 1 đi vào đường ống số 2 qua van bướm SW07 vào thiết
bị lọc đơn SW08 rồi đi vào bơm ejector ,sau khi qua van một chiều ,thẳng kiểu vít
SW09 , nước biển đi vào đường ống số 3 để vào thiết bị tạo nước ngọt. Phần nước còn
lại sẽ qua van một chiều , thẳng kiểu vít SW10 vào đường ống số 4 tới van bướm
SW11 rồi đi ra ngoài
Nước biển đi theo đường ống số 5 (được nối bích vào đường ống số 1) qua 2 van
bướm SW12 , SW 13 vào 2 bơm nước biển chính ( MAIN C.S.W) , ở đầu ra của mỗi
bơm có một van một chiều góc ,kiểu vít có nhiệm vụ không cho nước rò lọt ngược lại
khi một trong 2 bơm có sự cố và ngừng hoạt động. Lắp trên đường ống số 6 còn có
một thiết bị tự động điều chỉnh lưu lượng ra của 2 bơm. Sau khi đi ra khỏi 2 bơm ,
nước biển sẽ đi vào đường ống số 6 và theo đó đi qua van bướm SW 16 tới bầu sinh
hàn dầu bôi trơn cho máy chính ( M/E L.O COOLER) . Sau khi làm mát dầu bôi trơn
cho máy chính, nước biển qua van bướm SW17 đi vào đường ống số 7 rồi đi vào thiết
bị làm mát khí nén nạp cho máy chính. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ làm mát không
khí nạp vào máy chính thì nước biển tiếp tục theo đường ống số 8 đi vào thiết bị làm

khi làm việc ở đây nước biển theo đường ống số 34 ra ngoài thông qua van một chiều,
góc, kiểu vít SW58.
14
+ Đường ống 30 dẫn nước biển đi qua thiết bị giảm áp vào van bướm SW59 vào bầu
ngưng điều hòa không khí 1.Sau khi hoàn thành nhiệm vụ của mình nó được đưa ra
ngoài qua van bướm SW62 đổ vào đường ống 35. Ống 36 nối bích với ống 30 dẫn
một phần nước biển vào bầu ngưng điều hòa không khí số 2, và sau khi làm việc nó
được đưa ra ngoài qua và bướm SW61 vào ống 37 . Nước biển ở ống 35 và 37 sẽ đổ
vào ống 38 và được đưa ra ngoài thông quan van một chiều ,góc , kiểu vít SW64.
Đường ống 47 nối bích với đường ống 30 lấy nước biển cấp cho bầu ngưng điều
hòa không khí cho bếp (AIR CON. UNIT FOR GALLREY) thông qua van chặn,
thẳng, kiểu vít SW76 và sau đó qua van SW77 được đưa ra ngoài bằng đường ống 48
tới thiết bị tăng áp và thải ra ngoài qua van một chiều, góc ,kiểu vít.
2.2. Sản lượng nước biển làm mát
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
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:
Q
o
đc
= Ne. ge.
H
Q.
α
(kJ/h)
Trong đó:
Ne _ Công suất có ích của động cơ (CV)

hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn
vị
1 Công suất có ích
của động cơ
Ne Thông số tàu 3923 Cv
2 Vòng quay n Thông số tàu 200 v/ph
3 Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát lấy
đi
α
Chọn
α
= (15÷35)% 15 %
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
41868 kJ/kg
5 Suất tiêu hao nhiên
liệu
g
e
0,136 kg/Cv
.h
6 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ động
cơ
Q
dc

biển nhận từ khí nén
nạp cho động cơ
do động cơ sinh ra
10 Nhiệt lượng nước
biển nhận từ dầu
nhờn
Q
dn
o
NeqQ
m
dn
.
0
=
117690 kJ/h
11 Tỉ nhiệt của nước
ngọt
Cm Theo nhiệt độ nước làm mát 1,36 kJ/kg.
độ
12 Nhiệt độ nước biển
vào bầu sinh hàn
dầu nhờn
t
v
dn
Thiết kế chỉ định 25
C
o
13 Nhiệt độ nước biển

nn
t
Thiết kế chỉ định 42
C
o
17 Nhiệt độ nước biển
ra khỏi bầu sinh hàn
nước ngọt
r
nn
t
Thiết kế chỉ định 53
C
o
18 Sản lượng nước
biển cần cung cấp
G
n
( )
( ) ( )
nn dn
k
o
o o
r v r v
r v
n
m k k
m nn nn m dn dn
Q

o
Q
Chọn bằng 5% nhiệt lượng
của máy chính
837665 kJ/h
2 Tỉ nhiệt của
nước biển
C
m
Theo nhiệt độ nước làm mát 1,36 kJ/kg.đ
ộ
3 Nhiệt độ nước
biển vào thiết bị
t
v
bn
Thiết kế chỉ định 25
C
o
4 Nhiệt độ nước
biển ra thiết bị
t
r
bn
Thiết kế chỉ định 40
C
o
5 Sản lượng nước
biển
G

nn
b
%20+=
= 328,8 (m³/h)
Với sản lượng đó thì ta chọn bơm Wilo PU-S800E(1600W)
Hình 2.1: Máy bơm nước biển
Có thông số kĩ thuật:
- Nguồn điện 220V, 50 Hz
- Công suất ra : 1600(W) (2237)(HP)
- Công suất vào : 1920(W) (2685)(HP)
- Chiều sâu hút : 6 (m)
- Chiều cao đẩy : 8 (m)
- Lưu lượng tối đa : 340 (
3
/m h
)
- Khối lượng : 120 (kg)
19
- Đường kính ống hút/đẩy : 120 (mm/’’)
- Công tắc áp suất (Mở-Đóng) :30 (kgf/cm2)
Xuất xứ: Hàn Quốc
Hệ thống làm mát dầu nhờn, làm mát không khí nạp, làm mát nước ngọt làm mát
vòng trong phục vụ cho động cơ chính làm việc tốt hơn, tăng công suất cho động cơ,
đảm bảo cho động cơ làm việc tin cậy và ổn định trong thời gian dài
Hệ thống ổ đỡ trục trung gian giúp cho hệ trục làm việc ổn định, không bị rung lắc
trong quá trình làm việc do đường trục dài.
2.3.3 Diesel lai máy phát điện.
Bảng2.3: Tính sản lượng nước biển cần cung cấp để làm mát tổ hợp diesel lai máy
phát điện.
ST

Q
dc
o
0
3. .
đc
H
Q Ne.ge. Q
α
=
1606726 kJ/h
20
7 Nhiệt lượng nước
biển nhận từ nước
ngọt
nn
o
Q
nn
o
Q
=
Q
dc
o
1606726 kJ/h
8 Nhiệt lượng đơn vị
do dầu nhả ra
q
m

độ
12 Nhiệt độ nước biển
vào bầu sinh hàn
dầu nhờn
v
dn
t
Thiết kế chỉ định 25
C
o
13 Nhiệt lượng nước
biển ra khỏi bầu
sinh hàn dầu nhờn
r
dn
t
Thiết kế chỉ định 36
C
o
14 Nhiệt lượng nước
biển vào bầu làm
mát khí nén
v
k
t
Thiết kế chỉ định 36
C
o
15 Nhiệt độ nước biển
ra khỏi bầu làm mát

( )
( ) ( )
dn nn
k
o
o o
r v r v
r v
n
m k k
m dn dn m nn nn
Q
C t t
Q Q
G
C t t C t t
= + +
−
− −
110
h
m
3
19 Sản lượng bơm
Q
b
GG
Q
nn
b

biển vào thiết bị
t
v
bn
Thiết kế chỉ định 25
C
o
4 Nhiệt độ nước
biển ra thiết bị
t
r
bn
Thiết kế chỉ định 30
C
o
5 Sản lượng nước
biển
G
n
)(
ttC
Q
G
v
bn
r
bnm
bn
o
n

C
o
4 Nhiệt độ nước
biển ra thiết bị
t
r
bn
Thiết kế chỉ định 40
C
o
5 Sản lượng nước
biển
G
n
)(
ttC
Q
G
v
bn
r
bnm
bn
o
n
−
=
41 m³/h
2.3.6 Buồng lạnh
Bảng2.6: Tính sản lượng nước biển cần cung cấp cho buồng lạnh.

Thiết kế chỉ định 40
C
o
5 Sản lượng nước
biển
G
n
)(
ttC
Q
G
v
bl
r
blm
bl
o
n
−
=
3,8 m³/h
2.3.7 Bầu ngưng điều hòa không khí buồng điều khiển.
Bảng2.7: Tính sản lượng nước biển cần cung cấp cho điều hoà không khí buồng điều
khiển.
ST
T
Hạng mục tính Kí hiệu Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Nhiệt lượng
nước biển nhận
từ thiết bị

biển
G
n
)(
ttC
Q
G
v
bn
r
bnm
bn
o
n
−
=
22 m³/h
Hệ thống các bầu ngưng không khí và buồng lạnh có nhiệm vụ
Sản lượng nước biển cần để phục vụ cho hệ thống các bầu ngưng và buồng lạnh :

G
n
= 72,3 (m³/h)
Suy ra sản lượng bơm cần cấp cho hệ thống là :
GG
Q
nn
b
%20+=
= 86,8 (m³/h)

o
C
t’’
nn
– nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 60
o
C
t’
nb
– nhiệt độ nước biển ở cửa vào, t’
b
= 42
o
C
t’’
nb
– nhiệt độ nước biển ở cửa ra, t’’
b
= 53
o
C
∆t = 0,5.[(75 + 60) – (53 + 42)] =20
o
C
K – hệ số truyền nhiệt.

21
11

Bộ làm mát sau một thời gian làm việc thường xuất hiện cáu cặn ở hai mặt sàng và
trong ống, làm hệ số truyền nhiệt giảm xuống và giảm lượng nhiệt trao đổi, cho nên
25