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 TÀU 7000 TẤN
Hải Phòng 2012
1
Mc lc
Nhìn chung, các thiết bị của tàu sẽ theo quy định KS, JIS, yêu cầu của đăng kiểm và tiêu
chuẩn của nhà chế tạo và nhà đóng tàu 4
Phải hoàn công trớc khi giao tàu 4
DANH MC BNG
Bng 2.1. Cỏc thụng s tớnh ca mỏy chớnh 14
Bng 2.2. Cỏc thụng s tớnh ca mỏy desel lai mỏy phỏt 16
Bng 2.3. Cỏc thụng s tớnh toỏn ca kột gión n 17
Bng 2.4.Tớnh toỏn bu sinh hn nc ngt cho cỏc mỏy 19
Bng 3.5. Bng thng kờ cỏc thụng s ca thit b ó tớnh c 21
Bng 3.6. Bng cỏc thit b trong h thng 22
2
CHNG 1 : GII THIU CHUNG V H THNG
1.1.Gii thiu chung
Đây là bản thuyết minh chung và các bản vẽ kèm theo đợc thiết lập để thi công
đóng tàu và vật liệu đợc cung cấp cho kết cấu của tàu dầu/ tàu chở hoá chất có
chân vịt đơn, dẫn động bằng động cơ Diesel. (IMO TYPE II)
Tàu đợc thiết kế, lắp đặt, cung cấp thiết bị, thử các kết cấu và bàn giao tàu cho
chủ tàu bởi công ty đóng tàu theo nh hợp đồng, bản thuyết minh chung, các quy
phạm quy định của đăng kiểm và các ban ngành liên quan.
Nhà đóng tàu trang bị, cung cấp cho tàu tất cả các hạng mục, kết cấu đợc yêu

Phần vỏ chính của tàu dới boong chính đợc chia cách bởi các vách ngang, vách dọc
thành các khoang, các khu vực sau:
Phía hớng lái của tàu đợc dùng làm buồng máy lái, các két nớc ngọt, khoang cách
ly và két dầu nặng.
- Phần lái: Phần lái đợc lắp đặt buồng máy lái, các két nớc ngọt, khoang
cách ly 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 điều khiển
máy, xởng sửa chữa và kho chứa.v.v
Két dầu trực nhật và két phục vụ và két lắng dầu bôi trơn đợc bố trí lắp đặt ở vị trí
thích hợp.
Đáy đôi gồm két lắng dầu bôi trơn, két dầu diesel, két dầu bẩn và các két cần thiết
khác.
- khu vực hàng
Khu vực hàng có kết cấu vỏ kép, đáy đôi và gồm có 11 két hàng, 1 két nớc bẩn,12
két nớc ballast, 1 két nớc ngọt
- phần hớng mũi
4
Két mũi, hầm xích neo, kho thuỷ thủ trởng, các kho cần thiết khác, buồng chân vịt
mũi đợc bố trí lắp đặt ở phần mũi tàu.
1.1.3.Mục đích của tàu- Phạm vi khai thác
Tàu đợc thiết kế để chở những hàng cùng với các cơ cấu kết cấu của tàu nhng giới
hạn chở hàng tơng đơng với nội thất trong bản thuyết chung minh bao gồm cả trọng
lực riêng của hàng hoá.
Các sản phẩm từ dầu
Các hoá chất, IMO loại II và III bao gồm hàng độc hại
Các hoá chất, các hàng không phân cấp theo IMO
Rau, dầu cá và dầu động vật
Các hàng chất lỏng khác sẽ đợc chở miễn là sự độc hại, khả năng phản ứng, khả
năng gây cháy, áp suất hơi, mật độ, sự chống cự với vật liệu két và các vật chất

Loại: Động cơ diesel tàu thuỷ 4 thì, tác dụng đơn, piston một hàng thẳng đứng, một
tua bin tăng áp và một bầu làm mát không khí ( sinh hàn gió).
Số lợng : 1 bộ
Công suất tối đa : 2.942KW
Vòng quay tại công suất tối đa: 200 (RPM)
Dầu nhiên liệu (F.O) 3500 sec R.W. No.1 ở 100
0
F
Suất (lợng) tiêu hao nhiên liệu: 136 g/HP.h + 3%
(Trị số calo thấp 10200 Kcal/kg)
Hệ thống khởi động : khởi động bằng khí nén
Hệ thống đảo chiều (đảo chiều trực tiếp)
6
Khởi động và dừng: Bên cạnh máy, trong buồng điều khiển máy, trên buồng lái
Hệ thống điều khiển tốc độ: Trên buuồng lái, buồng điều khiển máy
Hệ thống làm mát : Làm mát xi lanh bằng nớc ngọt
: Làm mát piston bằng dầu nhờn (L.O)
: Mỗi sinh hàn nớc biển
1.3.Hệ thống phát điện
1.3.1.Gii thiu chung
Máy phát điện chính nối với động cơ diesel sẽ đợc thiết kế và lắp đặt để đảm bảo
đủ tải điện cho các hoạt động của tàu trong khi chạy trên biển dới điều kiện môi tr-
ờng nh những tiêu chuẩn/ gợi ý của nhà sản xuất, để đáp ứng yêu cầu của đăng
kiểm.
Các yếu tố chi tiết để xác định công suất của máy phát xem nó có thích hợp hay
không sẽ dựa trên bảng tính chi tiết sự cân bằng tải điện.
Máy phát diesel sẽ có đủ công suất để chạy song song (hoà đồng bộ).
Máy đợc nối trực tiếp với máy phát trên bệ chung và đợc giữ chặt trên bệ bằng tấm
căn nhựa tổng hợp.
1.3.2.ng c diesel

Xut phỏt t nhng yờu cu trờn, ũi hi h ng lc phi cú mt h thng
ti phn nhit ú ra khi cỏc thit b, mỏy múc, hay núi cỏch khỏc l phi cú mt
h thng lm mỏt cỏc chi tit, m bo s vn hnh lõu di tin cy ca cỏc thit b
1.4.1.2. Chc nng, cụng dng v nhim v ca h thng lm mỏt
H thng lm mỏt cho h ng lc trờn tu cú nhim v ch yu l lm mỏt
ng c chớnh, ng c ph, mỏy nộn khớ, cỏc gi trc chong chúng, cỏc
thit b truyn ng,
Trờn c s nhng nhim v nh vy, HTLM cú cỏc chc nng ch yu sau:
8
+ Tải nhiệt lượng sinh ra ra khỏi các thiết bị
+ Do trên tàu, công chất tải nhiệt chủ yếu là nước biển, nên hệ thống phải
đảm bảo sự lưu thông nước biển một cách tuần hoàn, liên tục và ổn định.
+ Đo, kiểm tra, duy trì và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát theo từng chế
độ vận hành của các trang thiết bị.
+ Gia nhiệt cho hệ thống lấy nước ngoài tàu (vào mùa đông), đảm bảo
cung cấp nước liên tục cho hệ thống, đồng thời đảm bảo nhiệt độ của nước ngoài
tàu vào hệ thống.
– Ngoài các chức năng chủ yếu trên, tùy thuộc vào phương thức làm mát, công
chất làm mát, mà hệ thống còn có những chức năng và nhiệm vụ khác
1.4.2.Yêu cầu cơ bản
– 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 làm mát dự
phòng có sản lượng đủ cung cấp nước làm mát ở điều kiện 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.
– Động cơ lai máy phát điện, máy phụ cần có một cặp bơm làm mát. Trong
đó có một bơm làm mát chính và một bơm làm mát dự phòng đủ sản lượng để
cung cấp nước ổn định ở công suất liên tục lớn nhất của máy. Các bơm này phải
được nối với hệ thống để sẵn sàng sử dụng.

được đưa đến máy chưng cất nước ngọt để lặp lại quá trình. Một phần hơi nước từ
máy chính sẽ được đua lại về két dãn nở để làm ngưng tụ thành nước rồi tiếp tục
quá trình.
Hệ thống còn được lắp đặt thêm bộ hâm nước để phòng trường hợp nước có
nhiệt độ quá thấp , trước khi vào động cơ ta phải hâm cho nước tăng nhiệt độ lên.
2.1.2. Hệ thống cấp nước ngọt cho máy đèn
Nguyên lý hoạt động tương tự như ở trên. Nước được lấy từ két dãn nở chay
xuống các bầu làm mát rồi cấp cho các máy. Tại đây các nước được hút qua các
bơm làm mát và đưa vào các chi tiết làm mát, đưa qua xi lanh . Khi nước có nhiệt
độ cao lại được đưa ra ngoài và tiếp tục chu trình. Một phần hơi nước cũng được
quay lại két dãn nở.
2.2 Tính toán các trang thiết bị trong hệ thống
2.2.1. Sản lượng bơm nước ngọt
11
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:
).().(
v
dc
r
dcn
dc
o
v
dn

QH _ Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kJ/kg)
12
α _ Hệ số nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi, thường:
α=(15÷35)%
Nhiệt lượng do dầu nhờn nhả ra được tính:
Q
odn
= qm.Ne
Với qm là nhiệt lượng đơn vị do dầu nhờn nhả ra, phụ thuộc vào chủng loại của
động cơ và vòng quay của động cơ:
+ Động cơ tốc độ thấp: qm = 30 (Kcal/CV.h)
+ Động cơ tốc độ cao: qm = 60 (Kcal/CV.h)
Trong trường hợp có làm mát đỉnh piston, phải tính cả nhiệt lượng do đỉnh
piston tỏa ra.
Tất cả các trị số nhiệt lượng được tính theo công thức trên là được tính
trong điều kiện thiết kế tức là động cơ làm việc ở phụ tải thiết kế, do đó sản lượng
của bơm phải được tăng lên. Mặt khác, sau một thời gian sử dụng, sản lượng của
bơm giảm xuống do nhiều nguyên nhân như các chi tiết của bơm bị mòn, đường
ống có cáu cặn, Ngoài ra, còn phải xét đến một yếu tố nữa là có trường hợp động
cơ cần quá tải trong một thời gian nhất định. Chính vì những lý do như vậy, sản
lượng của bơm thường được tăng lên so với trị số tính toán từ 15÷20%.
Máy chính
13
2.2.1.1. Máy chính
Bảng 2.1. Các thông số tính của máy chính
ST
T
Hạng mục tính Kí
hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn

đc
QNe.ge.Q .
0
α
=
4467174,25 kJ/h
7 Nhiệt lượng đơn
vị do dầu nhả ra
q
m
Động cơ thấp tốc 30 Kcal/
Cv.h
8 Nhiệt lượng nước
ngọt nhận từ dầu
nhờn
Q
dn
o
NeqQ
m
dn
.
0
=
117680,1 kJ/h
9 Tỉ nhiệt của nước
ngọt
Cm Theo nhiệt độ nước làm mát 1,36 kJ/kg.
độ
10 Nhiệt độ nước

r
dn
Thiết kế chỉ định 70
C
o
14 Sản lượng nước
ngọt
G
n
)()(
ttC
Q
ttC
Q
G
v
dn
r
dnm
dn
o
v
dc
r
dcm
dc
o
n
−
+

vị
1 Công suất có ích của
động cơ
Ne Thông số tàu 600 Cv
2 Vòng quay n Thông số tàu 1200 v/ph
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
5 Suất tiêu hao nhiên liệu
g
e
0,146 Kg/C
v.h
6 Nhiệt lượng nước ngọt
nhận từ động cơ
Q
dc
o
H
đc
QNe.ge.Q .
0

v
dc
r
dcm
dc
o
n
−
=
44,947
h
m
3
Vậy chọn 2 bơm có cùng sản lượng nước ngọt cần làm mát máy điện là:
G
n
= 45 m³/h
2.2.2. Tính két giãn nở
Bảng 2.3. Các thông số tính toán của két giãn nở
16
STT Hạng mục
tính
Kí
hiệu
Công thức và nguồn gốc Kết quả Đơn vị
1 Tổng
công suất
của các
máy
∑

m
3
Vậy chọn két giãn nở có dung tích: V=1,5 m³ dùng chung cho cả 3 máy
2.2.3.Tính bầu sinh hàn nước ngọt
Các công thức sử dụng lấy theo sách “Thiết kế hệ thống động lực tàu thuỷ ”
- Diện tích truyền nhiệt:
.
Q
F
K t
=
∆
(m
2
)
Trong đó: Q - nhiệt lượng trao đổi qua bộ làm mát, kJ/h.
∆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

11
1
αλ
δ
α
++
=K
(kJ/m
2
.độ.h)
Trong đó:
α
1
- 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

18
Bảng 2.4.Tính toán bầu sinh hàn nước ngọt cho các máy:
Động cơ Đại lượng
Kí
hiệu
Công thức
Kết
quả
Đơn
vị
Máy chính
Diện tích trao
đổi nhiệt
F
.
Q
F
K t
=
∆
Q =4467174,25 kJ/h
K = 4018,368 kJ/m
2
.h.
o
C
∆t = 40
o
C
27,79 m

2.3.Chọn bơm nước làm mát máy chính và 2 máy diesel lai máy phát
Chọn bơm với các thông số sau:
Máy chính :lưu lượng Q=350 m³/h
Máy đèn :lưu lượng Q=45 m³/h
Cột áp H=20 m.c.n
2.4.Tính đường ống
Khi xây dụng đường ống trong hệ thống làm mát cần phải chú ý tới các yếu tố
sau:
19
- 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
=
(m)
Trong đó:
- Q: Lưu lượng bơm, m³/s
- V: Vận tốc dòng chảy, m/s
+) Đường ống nước ngọt đi làm mát động cơ chính:

3.1. Các kết quả tính các thiết bị
20
Bảng 3.5. Bảng thống kê các thông số của thiết bị đã tính được
STT Thông số Kết quả Đơn vị
1 Lưu lượng bơm làm mát máy
chính
350 m³/h
2 Lưu lượng bơm làm mát máy
diesel lai máy phát
45 m³/h
3 Diện tích bầu sinh hàn phục vụ
cho máy chính
27,79 m
2
4 Diện tích bầu sinh hàn phục vụ
cho máy diesel lai máy phát
4,56 m
2
5 Đường kính ống nước ngọt làm
mát động cơ chính
250 mm
6 Đường kính ống nước ngọt làm
mát máy đèn
140 mm
7 Cột áp bơm làm mát 20 m.c.n

21
3.2. Các thiết bị trong hệ thống
Bảng 3.6. Bảng các thiết bị trong hệ thống
STT TÊN CHI TIẾT SỐ

18 Két vận chuyển nhiên liệu 1
19 Máy trưng cất nước ngọt 1
20 Bộ sấy nước làm mát 1
21 Máy chính 1
23