THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐÓNG TÀU
oOo
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÁY PHỤ TÀU THỦY
ĐỀ BÀI:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
HỆ THỐNG LÀM MÁT
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Hải Phòng 2012
Ch¬ng I : giíi thiÖu chung
1.Tìm hiểu về hệ thống
1.1.Khái niệm về hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ do nhiệt độ của chất khí cao,
các chi tiết của động cơ tiếp xúc với khí cháy đồng thời do ma sát với nhau
nên nhiệt độ của chúng lên rất cao, để tránh biến dạng cho các chi tiết và
đảm bảo chất lượng dầu bôi trơn, để lượng không khí nạp được đảm bảo thì
phải làm mát động cơ. Công chất dung để làm mát động cơ là: nước, không
khí, dầu…
Xuất phát từ những yêu cầu trên, đòi hỏi hệ động lực phải có một hệ
thống tải phần nhiệt đó ra khỏi các thiết bị, máy móc, hay nói cách khác là
phải có một hệ thống làm mát các chi tiết, đảm bảo sự vận hành lâu dài tin
cậy của các thiết bị
1.2. Chức năng, công dụng và nhiệm vụ của hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát cho hệ động lực trên tàu có nhiệm vụ chủ yếu là
làm mát động cơ chính, động cơ phụ, máy nén khí, các gối trục chong
chóng, các thiết bị truyền động
Trên cơ sở những nhiệm vụ như vậy, HTLM có các chức năng chủ

– Khi động cơ có lắp thiết bị tự động điều tiết nhiệt độ, bơm nước biển
độc lập có thể dùng để bơm nước làm mát nhiều động cơ.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
– Nước biển lấy vào hệ thống phải được lấy qua ít nhất 2 cửa thông
biển, một cửa ở mạn, một cửa ở đáy. Trước van có lắp lưới lọc, có đường
ống thông hơi, có đường ống dẫn hơi nước hoặc khí nén áp suất cao vào để
làm vệ sinh.
– Sau hộp van thông biển phải bố trí bầu lọc rác.
– Nhiệt độ của nước biển sau làm mát không được vượt quá giới hạn 50
÷ 55oC để tránh ăn mòn và tạo các cáu cặn trong đường ống và thiết bị.
– Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc ống thép liền
tráng kẽm, các ống phải là ống liền.
– Các chi tiết vỏ thép và hợp kim đồng phải được lắp cực kẽm để bảo
vệ.
– Đường ống xả ra ngoài mạn tàu phải được bố trí sao cho khi tàu lắc
dọc 5o và nghiêng ngang 15o vẫn làm việc bình thường
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
2.1.Giới thiệu hệ thống và thiêt bị
Làm mát máy nén
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Nhiệt kế 2
2 Van khóa 3 ngả 1
3 Van bướm 8
4 Bầu làm mát máy nén khí 1
5 Máy nén khí 2
6 Máy nén khí sự cố 1
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
7 Két nước ngọt làm mát

1
10 Van cổng 3
11 Ống thông hơi 1
Làm mát ME
STT Tên thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Nhiệt kế 5
2 Van khóa 3 ngả 2
3 Van bướm 6
4 Bầu làm mát 1
5 Áp kế 1
6 Két nước ngọt giãn nở ME 1 300 lit
7 Ống thông hơi 1
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
8 Bơm nước ngọt làm mát
ME
1
9 Ống thông hơi 1
2.1.1 Các thiết bị của hệ thống làm mát
+ Van thông biển,và cửa xả mạn
Là thiết bị dùng để đưa nước từ ngoài vào bên trong của tàu nhằm
cung cấp nước cho các bơm hoạt động trong nhiều hoạt động của tàu thủy
trong đó có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát của tàu.
Kết cấu là loại van 1chiều có thể đưa nước vào trong tàu cung cấp
cho các bơm và đóng lại trong trường hợp khi tàu gặp sự cố
Cửa xả mạn dung để đưa nước biển sau khi đã đi làm mát cho nước
ngọt có nhiệt đọ cao được xae ra ngoài môi trường.
+Các thiết bị vận chuyển trong hệ trục
Bao gồm:bơm, đường ống, van,ống nối,cút nối đây là những thiết bị
dùng để vận chuyển nước để làm mát các thiết bị trong hệ thống nhiên liệu

+Thiết bị kiểm tra
Hình 2.3.Thiết bị đo áp suất
Chủ yếu là các thiết bị kiểm tra như đồng hồ đo nhiệt độ, rơ le báo nhiệt độ
cao và đồng hồ đo áp suất của nước làm mát trong đó nhiệt độ của nước
làm mát được xác đinh theo lí lịch máy hoặc có thể xác định dựa vào tính
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
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.
+Thiết bị cảm biến
Là thiết bị cảm biến nhiệt độ cao ,rơle cảm biến thường được bố trí
trên các đường ống dẫn nước đi làm mát cho động cơ.Thiết bị có khả năng
tự động đóng ngắt các van cung cấp nước làm mát cho động cơ. Như trong
sơ đồ nguyên lí hệ thống các rơle tiếp tục nhả nhiệt cho nước biển nhiệt và
các van ba ngả được bố trí một cách họp lí ,sao cho khi nhiệt độ của nước
sau khi ra khỏi bầu làm mát mà vẫn chưa đạt yêu cầu thì lại được đưa trở lại
bầu làm mát và
2.2.Nguyên lí hoạt động
+Sơ đồ 1: làm mát máy nén
Nước từ hidrophore nước ngọt qua két nước ngọt làm mát máy nén đi vào
đường ống số 1. Từ đây nước ngọt làm mát được chia thành 3 nhánh.Nhánh
thứ nhất: nước làm mát đi vào đường ống số 2,qua van 37 được bơm vào
làm mát tổ máy nén sự cố sau đó đi qua van 36,vào đường ống số 7.
Nhánh thứ 2: nước làm mát đi vào đường ống số 3,qua van 39 được bơm
vào làm mát máy nén số 1sau đó ra đường ống 5,qua van 36,vào đường ống
số 7.
Nhánh thứ 2: nước làm mát đi vào đường ống số 4,qua van 41 được bơm
vào làm mát máy nén số 2,sau đó ra đường ống 6,qua van 40,vào đường ống
số 7.
Nước từ đường ống số 7 tới van 35 đi vào bầu làm mát và nhả nhiệt sau đó

đưa đến két nước ngọt giãn nở để tách hơi và bổ sung nước
CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG
3.1 Sản lượng bơm nước ngọt
Nước ngọt sau khi ra khỏi động cơ nhả nhiệt cho nước biển tại bầu
sinh hàn và quay trở lại động cơ. Nhiệt lượng mà nước ngọt lấy đi chủ yếu là
nhiệt lượng do bản thân động cơ tỏa ra.
Nước ngọt sau khi nhả nhiệt cho nước biển, được đưa qua nhận
nhiệt của dầu nhờn rồi mới đi vào nhận nhiệt của động cơ. Nhiệt lượng mà
nước ngọt lấy đi bao gồm lượng nhiệt do dầu nhờn và động cơ nhả ra.
Sản lượng nước ngọt được tính theo công thức chung sau:
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
).().(
v
dc
r
dcn
dc
o
v
dn
r
dnn
dn
o
n
ttC
Q
ttC
Q

(oC)

r
dc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ (oC)
v
dc
t
_ Nhiệt độ nước ngọt vào động cơ (oC)
Nhiệt lượng mà nước ngọt nhận được từ động cơ hay chính là nhiệt
lượng do động cơ tỏa ra căn cứ vào loại động cơ cụ thể mà xác định, có thể
cho trong lý lịch của động cơ hoặc có thể được tính theo công thức sau:
dc
o
Q
= Ne. ge.α.
H
Q
(kJ/h)
Trong đó:
Ne _ Công suất có ích của động cơ (CV)
Ge _ Suất tiêu hao nhiên liệu (kg/CV.h)
H
Q
_ Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kJ/kg)
α _ Hệ số nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi, thường:
α = (15÷35)%
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT

3 Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát
lấy đi
α
Chọn
α
= (15÷35)% 20
4 Nhiệt trị thấp của
nhiên liệu
Q
H
41868 kJ/kg
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
5 Suất tiêu hao nhiên
liệu
g
e
150 Kg/C
v.h
6 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ động
cơ
Q
dc
o
H
đc
QNe.ge.Q .
0

dc
Thiết kế chỉ định 70
C
o
11 Nhiệt lượng nước
ngọt ra khỏi động
cơ
t
r
dc
Thiết kế chỉ định 82
C
o
12 Nhiệt độ nước ngọt
vào bầu sinh hàn
dầu nhờn
t
v
dn
Thiết kế chỉ định 65
C
o
13 Nhiệt độ nước ngọt
ra bầu sinh hàn dầu
nhờn
t
r
dn
Thiết kế chỉ định 70
C

m
3
15 Sản lượng bơm
Q
b
GG
Q
nn
b
%20+=
304,18
h
m
3
Vậy sản lượng nước ngọt cần làm mát máy chính là:
Q
b
= 304,18 m³/h
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
3.1.2.Động cơ diesel lai máy phát
ST
T
Hạng mục tính Kí
hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn
vị
1 Công suất có ích
của động cơ
Ne Thông số tàu 355 Cv

=
475620 kJ/h
7 Tỉ nhiệt của nước
ngọt
Cm Theo nhiệt độ nước làm mát 1,36 kJ/kg.
độ
8 Nhiệt độ nước ngọt
vào động cơ
t
v
dc
Thiết kế chỉ định 70
C
o
9 Nhiệt lượng nước
ngọt ra khỏi động
cơ
t
r
dc
Thiết kế chỉ định 82
C
o
10 Sản lượng nước
ngọt
G
n
)(
ttC
Q

b
= 20 m³/h
3.2 Tính két giãn nở
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
STT Hạng mục
tính
Kí
hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Tổng
công suất
của các
máy
∑
N
e
mc md
e e e
N N N
= +
∑
3470 cv
2 Hệ số tính
toán
V
p
Chọn theo quy phạm 0,2
3 Dung tích
két

∆t - hiệu nhiệt độ trung bình của bộ làm mát, độ.
∆t = 0,5.[(t’
nn
+ t’’
nn
) - (t’
nb
+ t’’
nb
)]
t’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa vào, t’
nn
= 75
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
= 20
o

C).
α
2
- hệ số toả nhiệt từ ống đối với chất lỏng ngoài (Kcal/m
2
.h.
o
C).
δ - chiều dài của ống (m).
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
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 khi tính toán hệ số truyền nhiệt thường đưa thêm một hệ số
điều chỉnh β vào trong công thức:
K
’
= β.K
Thông thường β = 0,7
÷
0,8. Chọn β = 0,8.
Theo số liệu kinh nghiệm chọn bộ làm mát dạng bầu tròn - ống (đường kính
ống 10
÷
15 mm), chọn K = 1200 [kcal/m

F
.
Q
F
K t
=
∆
Q = 3912565 kJ/h
K = 4018,368 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 40
o
C
24,34 m
2
Máy
đèn
Diện tích
trao đổi
nhiệt
F
.
Q
F
K t
=
∆

)
Trong đó: Q - nhiệt lượng trao đổi qua bộ làm mát, kJ/h.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
∆t - hiệu nhiệt độ trung bình của bộ làm mát, độ.
∆t = 0,5.[(t’
d
+ t’’
d
) - (t’
nn
+ t’’
nn
)]
t’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa vào, t’
nn
= 60
o
C
t’’
nn
- nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra, t’’
nn
= 75
o
C
t’
d

- hệ số toả nhiệt từ chất lỏng đến ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
α
2
- hệ số toả nhiệt từ ống đối với chất lỏng ngoài (Kcal/m
2
.h.
o
C).
δ - chiều dài của ống (m).
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (Kcal/m
2
.h.
o
C).
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 khi tính toán hệ số truyền nhiệt thường đưa thêm một hệ số
điều chỉnh β vào trong công thức:
K
’
= β.K
Thông thường β = 0,7
÷
0,8. Chọn β = 0,8.
Theo số liệu kinh nghiệm chọn bộ làm mát dạng bầu tròn - ống (đường kính
ống bé), chọn K = 600 [kcal/m

K t
=
∆
Q = 93450 kJ/h
K = 2009,184 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 5
o
C
9,30 m
2
Vậy:
Diện tích trao đổi nhiệt của bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính: F = 9,30 m
2
.
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
3.3.Chọn bơm nước làm mát máy chính và 2 máy đèn
Chọn bơm với các thông số sau:
Máy chính :lưu lượng Q=305 m³/h
Máy đèn :lưu lượng Q=20 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
3.5 Tính đường ống
Khi xây dụng đường ống trong hệ thống làm mát cần phải chú ý tới các
yếu tố sau:
- Sự giãn nở của nước trong hệ thống đường ống
- Sự bốc hơi của nước phải ít nhất

Π
(m)
Theo quy pham chọn ống có kích thước danh nghĩa d=235 (mm)
+) Đường ống nước ngọt đi làm mát máy đèn:
2
2 0,0787
.
md
b
v
Q
d
= =
Π
(m)
Theo quy pham chọn ống có kích thước danh nghĩa d=80 (mm)
3.6. Tính sản lượng bơm nước biển cho bầu làm mát nước ngọt
3.6.1.Máy chính
ST
T
Hạng mục tính
Ký
hiệ
u
Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Công suất có ích
của động cơ
∑N
e
Cv Theo thông số của tầu 3115

Q.ge.Q
N
.
0
α
∑
=
3912565
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
6 Tỉ nhiệt của nước
biển
C
n
kJ/kg.đ
ộ
Tra theo nhiệt độ nước vào
làm mát
1,36
7
Nhiệt độ của nước
biển ra khỏi bầu
sinh hàn nước ngọt
t
dcr
o
C Thiết kế chỉ định 52
8
Nhiệt độ của nước
biển vào bầu sinh


m
3
/h
Chọn: Q = (15÷20)%G
n.
287,69
Vậy sản lượng bơm nước biển là: Q=290 m³/h
3.6.2. Máy đèn
ST
T
Hạng mục tính
Ký
hiệ
u
Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Công suất có ích
của động cơ
∑N
e
Cv Theo thông số của tầu 355
2 Suất tiêu hao
nhiên liệu
Ge Kg/Cv.
h
Theo thông số của tầu 160
3
Hệ số nhiệt lượng
do nước làm mát
lấy đi

475620
6 Tỉ nhiệt của nước
biển
C
n
kJ/kg.đ
ộ
Tra theo nhiệt độ nước vào
làm mát
1,36
7
Nhiệt độ của nước
biển ra khỏi bầu
sinh hàn nước ngọt
t
dcr
o
C Thiết kế chỉ định 52
8
Nhiệt độ của nước
biển vào bầu sinh
hàn nước ngọt.
t
dcv
o
C Thiết kế chỉ định 40
9
Sản lượng nước
mặn
G

Chọn bơm với các thông số sau:
Máy chính Lưu lượng Q=290 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
Máy đèn Lưu lượng Q=35 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
3.6.4 Tính đường ống
THIẾT KẾ MÔN HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
MÁY PHỤ TÀU THỦY HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi xây dụng đường ống trong hệ thống làm mát cần phải chú ý tới các
yếu tố sau:
- Sự giãn nở của nước trong hệ thống đường ống
- Sự bốc hơi của nước phải ít nhất
- Tránh hấp thụ oxi
- Ảnh hưởng của sự rò rỉ trong hệ thống
- Đảm bảo được áp suất làm việc trong hệ thống
- Xả được bọt khí ra ngoài.
Yêu cầu của dòng chảy của nước trong hệ thống làm mát là từ 0.5÷2 m/s.
chọn V=2 m/s
Công thức tính đường kính ống trong hệ thống:
v
Q
d
.
2
Π
=
-Đường kính ống đi làm mát bầu sinh hàn nước ngọt máy chính là:
3
0,227
d