1. Обоснование и выбор состава системы водяного пожаротушения
1.1. Выбор пожарных насосов
Суммарная подача насосов определяется по формуле:
,
где – суммарная подача стационарных пожарных насосов, м3/ч;
– приведенный параметр судна, м;
, , – длина, ширина и высота борта судна, м;
– коэффициент подачи для нефтеналивных судов.
Далее необходимо определить минимальную подачу каждого стационарного насоса и подобрать насосы с необходимыми показателями.
,
где – минимальная подача насоса, м3/ч;
– количество стационарных пожарных насосов.
Выбираем два насоса НЦВ 63/100. Их основные показатели приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные показатели судовых насосов| Наименование параметра насоса, размерность | Насос НЦВ 63/100 |
Подача, м3/ч Напор, м. вод. ст. Высота всасывания, м Частота вращения, мин-1 КПД насоса, % Потребляемая мощность, кВт Масса насоса с электродвигателем, кг | 63 100 5 2885 62 28.4 463 |
1.2. Обоснование и выбор конструктивных параметров труб
По Правилам Регистра для напорных трубопроводов необходимо применять стальные трубы, скорость движения воды по которым не должна превышать 3 м/с. Поэтому внутренний диаметр труб в м должен быть не менее
,
где – расход воды через рассчитываемый участок трубопровода, м3/ч.
Для принятой схемы трубопровода определение внутренних диаметров труб рационально выполнять в табличной форме (табл. 2). При расчете расходов необходимо исходить из того, что ряд расходов известны: , , , – из задания, расход второго насоса – выбран, а принимается равным наибольшему значению из расходов и .
На каждом участке трубопровода минимальный внутренний диаметр труб определяется по формуле, а конструктивное его значение принимается равным ближайшему большему типоразмеру труб по ОСТ 5.9586-75 с учетом их толщины и требований по унификации.
Скорость потока воды на участке определяется по формуле:
,
где – расчетная скорость потока воды на рассматриваемом участке трубопровода, м/с.
Таблица 2
Расчет параметров труб| Участок | Расход воды, м3/ч | Внутренний диаметр труб, м | Скорость потока воды | ||
| Формула | Значение | ||||
1 – 3 2 – 3 3 – 4 4 – 5 5 – 6 4 – 7 7 – 8 | 82 63 145 145 25 123 23 | 0,0906 0,0794 0,120 0,120 0,05 0,111 0,0480 | 0,1 0,1 0,15 0,15 0,065 0,125 0,065 | 2,87 2,21 2,26 2,26 2,07 2,76 1,91 | |
2. Гидравлический расчет судовой системы водяного пожаротушения
Целью расчета является проверка соответствия давления воды у пожарных клапанов требованиям Регистра и показателей выбранных насосов конкретным условиям работы системы.
2.1. Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводах
Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводах системы выполняется в два этапа: на первом – производится расчет местных сопротивлений участков трубопровода, а на втором – расчет потерь напора в трубопроводах применительно к наиболее удаленному и высоко расположенному пожарным клапанам системы.
При заполнении табл.3 сопротивление на участке от соответствующего элемента следует принимать равным произведению коэффициента сопротивления и количества соответствующего элемента на участке, а общее местное сопротивление на участке равно сумме сопротивлений от всех элементов, имеющихся на участке.
Таблица 3
Расчет местных сопротивлений трубопровода| Параметры элементов трубопровода | Показатели участков трубопровода | ||||||
| 1 – 3 | 2 – 3 | 3 – 4 | 4 – 5 | 5 – 6 | 4 – 7 | 7 – 8 | |
Колено ( ): количество n1 сопротивление 0,11n1 Тройник ( ): количество n2 сопротивление 0,1n2 Тройник ( ): количество n3 сопротивление 2n3 Тройник ( ): количество n4 сопротивление 1,2n4 Четверник ( ): количество n5 сопротивление 1,7n5 Компенсирующий патрубок ( ): количество n6 сопротивление 0,1n6 Клапан запорный ( ): количество n7 сопротивление 4,8n7 Клапан невозвратно запорный ( ): количество n8 сопротивление 5,1n8 | 0 0 4 0,4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5,1 | 0 0 3 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5,1 | 4 0,44 5 0,5 1 2 1 1,2 0 0 0 0 1 4,8 0 0 | 2 0,22 6 0,6 0 0 0 0 1 1,7 0 0 0 0 0 0 | 1 0,11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | 6 0,66 1 0,1 0 0 1 1,2 1 1,7 3 0,3 5 24 0 0 | 1 0,11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 |
Общее местное сопротивление на участке | 5,5 | 5,4 | 8,94 | 2,52 | 0,11 | 27,96 | 0,11 |
В табл. 4 общие потери напора в трубопроводе и давление у пожарных клапанов 6 и 8 определяются для двух вариантов: соответственно , , , при работе первого пожарного насоса с напором и , , , – второго пожарного насоса с напором . В нашем случае при однотипных насосах .
Полученные таким образом значения давлений должны быть не менее, указанных в Правилах Регистра. В противном случае состав и показатели элементов системы (прежде всего насосов) должны быть соответственно изменены.
В расчетах принимаем:
°С – температура воды;
кг/м3 – плотность воды;
м2/с – кинематическая вязкость воды.
Таблица 4
Расчет гидравлических потерь напора в трубопроводе
| Наименование параметра, размерность | Обозначение, формула или источник | Показатели участков трубопровода | |||||||
| 1 – 3 | 2 – 3 | 3 – 4 | 4 – 5 | 5 – 6 | 4 – 7 | 7 – 8 | |||
Расход воды, м3/ч | из табл. 2 | 82 | 63 | 145 | 145 | 25 | 123 | 23 | |
| Длина участка трубопровода, м | из задания | 5,5 | 4,0 | 2,7 | 7,8 | 5,0 | 70 | 3,2 | |
| Высота подъема на участке, м | из задания | 1,3 | 1,3 | 7,8 | 10,0 | 1,0 | 1,1 | 1,5 | |
| Внутренний диаметр труб, м | из табл. 2 | 0,1 | 0,1 | 0,15 | 0,15 | 0,065 | 0,125 | 0,065 | |
| Скорость потока воды, м/с | из табл. 2 | 2,87 | 2,21 | 2,26 | 2,26 | 2,07 | 2,76 | 1,91 | |
Число Рейнольдса 10-6 | 0,221 | 0,17 | 0,261 | 0,261 | 0,104 | 0,265 | 0,0955 | ||
| Коэффициент сопротивления трения | 0,0153 | 0,0162 | 0,0149 | 0,0149 | 0,0179 | 0,0148 | 0,0182 | ||
| Общее местное сопротивление | из табл. 3 | 5,5 | 5,4 | 8,94 | 2,52 | 0,11 | 27,96 | 0,11 | |
Потери напора динамические, м вод. ст. | 2,61 | 1,48 | 2,35 | 0,841 | 0,319 | 13,81 | 0,183 | ||
| Суммарная потеря напора, м вод. ст. | 3,91 | 2,78 | 10,15 | 10,84 | 1,32 | 14,91 | 1,68 | ||
Общие потери напора, м вод. ст.: точка 6 точка 6 точка 8 точка 8 Давление у пожарного клапана, МПа: точка 6 точка 6 точка 8 точка 8 | |||||||||
2.2. Обоснование рабочего режима системы водотушения
Результаты гидравлического расчета системы используются для определения показателей работы насосов в условиях проектируемой системы.
Для определения параметров насосов на установившемся режиме их работы строятся совмещенные характеристики насосов и системы в соответствии со следующим алгоритмом.
- На координатную сетку переносятся паспортные характеристики выбранных пожарных насосов (кривая I). В нашем случае кривая одна, т. к. выбранные насосы однотипны.
- На этом же рисунке строятся характеристики участков 1 – 3 и 2 – 3 (кривые II и III).
- Для каждого насоса строятся их реальные характеристики (кривые IV и V) путем геометрического вычитания характеристик участков из соответствующих паспортных характеристик насосов по координате .
- Строится суммарная характеристика двух параллельно работающих пожарных насосов (кривая VI) путем геометрического суммирования их реальных характеристик по координате .
- Строится характеристика трубопровода (кривая VII).
- Аппроксимируя (при необходимости) характеристику трубопровода до пересечения с суммарной характеристикой насосов, получаем рабочую точку системы , координаты которой (; ) являются параметрами рабочего режима системы.
- Проецируя точку в направлении оси через реальные характеристики на паспортные, находят рабочие показатели их работы (; ) и по уровню последних оценивают степень использования выбранных пожарных насосов в составе проектируемой системы.
3. Проектирование насосов системы водяного пожаротушения.
Проектирование насосов системы водяного пожаротушения рекомендуется выполнять с помощью графоаналитического метода. В аналитической части осуществляется расчет параметров рабочего колеса и спирального канала насосов, а в графической – построение треугольника скоростей с определением неизвестных величин и схем рабочего колеса, профилей лопаток и спирально-отливного канала насосов.
Исходными данными при проектировании насосов являются найденные в предыдущем разделе значения рабочих параметров одного из насосов м3/ч и м вод. ст.
3.1. Расчет параметров насосов.
Расчет насосов рационально выполнять в табличной форме (табл. 5).
Таблица 5
Расчет параметров насосов
| Наименование параметра, размерность | Обозначение, формула или источник | Численное значение |
Подача насоса, м3/с | 0,022 | |
| Напор насоса, м вод. ст. | 93,5 | |
Частота вращения вала насоса, мин-1 | 2885 | |
Коэффициент быстроходности, мин-1 | 100 | |
Плотность воды, кг/м3 | 1000 | |
| Общий КПД насоса | 0,7 | |
| Мощность насоса, кВт | 28,74 | |
| Диаметр вала насоса, мм | 34 | |
| Диаметр втулки насоса, мм | 50 | |
| Осевая скорость воды на входе в насос, м/с | 3 | |
| Диаметр входа насоса, м | 0,156 | |
| Гидравлический КПД | 0,86 | |
| Переносная скорость воды на выходе лопастей, м/с | 41,71 | |
| Проекция абсолютной скорости на выходе, м/с | 20,85 | |
| Угол установки лопасти на выходе, град | 15 | |
| Радиальная составляющая скорости на выходе, м/с | 5,59 | |
| Относительная скорость воды на выходе, м/с | 21,59 | |
| Абсолютная скорость воды на выходе, м/с | 21,59 | |
| Радиальная составляющая скорости на входе, м/с | 5,59 | |
| Угол установки лопасти на входе, град | 14 | |
| Переносная скорость воды на входе лопастей, м/с | 22,41 |
Продолжение табл. 5
| Наименование параметра, размерность | Обозначение, формула или источник | Численное значение |
| Относительная скорость воды на входе, м/с | 23,10 | |
| Выходной диаметр рабочего колеса, м | 0,276 | |
| Диаметр средних точек на входе лопастей, м | 0,140 | |
| Объемный КПД насоса | 0,96 | |
| Ширина меридианного канала на входе, м | 0,027 | |
| Ширина меридианного канала на выходе, м | 0,015 | |
| Число лопастей колеса | 6 | |
| Значение центрального угла, град | 60 | |
Диаметр спирального канала в сечении, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 | 0 0,025 0,035 0,043 0,050 0,056 0,061 0,066 0,071 |
Результаты расчета параметров насоса уточняются графически при построении треугольника скоростей и схем рабочего колеса, профилей лопаток и спирального канала насоса.
Библиографический список
- Чиняев И. А. Судовые системы. Учебник. М.: Транспорт, 1984. 216 с.
- Чиняев И. А. Судовые вспомогательные механизмы. Учебник. М.: Транспорт, 1989. 295 с.
- Грицай Л. Л. Справочник судового механика (в 2-х т.). Т.1. М.: Транспорт, 1973. 696 с.
Введение
Пожар на судне является большим бедствием. Он уничтожает материальные ценности, а иногда приводит к гибели людей. Особенно большой ущерб причиняют пожары на пассажирских, грузопассажирских и нефтеналивных судах. В частности, при пожаре на нефтеналивном судне возможен взрыв, и путь к спасению людей и судна могут преградить горящие на поверхности воды нефтепродукты.
Каждое судно должно быть снабжено эффективными средствами противопожарной защиты (средствами пожарной сигнализации, средствами ограничения распространения и тушения пожара, а также противопожарным снабжением). Для обеспечения пожарной безопасности на судах внутреннего плавания необходимо руководствоваться Правилами Речного Регистра. В них содержатся требования к средствам конструктивной противопожарной защиты и средствам борьбы с возникшим пожаром. Конструктивные противопожарные мероприятия позволяют предотвратить опасность возникновения пожара и ограничить распространение дыма и огня, а также создают условия для безопасной эвакуации людей с судна и тушения пожара.
Для борьбы с пожарами суда оборудуют противопожарными системам, которые делят на сигнальные и тушащие. Первые служат для выявления очага пожара, вторые – для его ликвидации.
Противопожарные системы по роду используемого огнегасительного вещества подразделяют на водяные противопожарные (водотушения, спринклерная, водораспыления), паротушения, пенотушения, газотушения (углекислотная и инертных газов), и жидкостного тушения.
По способу тушения пожара системы можно разделить на поверхностные и объемные. Первые служат для подачи на поверхность очага пожара вещества, которое охлаждает или прекращает доступ кислорода в зону горения. К ним относятся водяные системы и системы пенотушения. В группу систем объемного тушения входят системы, заполняющие свободный объем помещения не поддерживающими горения парами, газами или весьма легкой пеной.
При выборе типа системы пожаротушения для помещений судов внутреннего плавания следует руководствоваться Правилами Речного Регистра.
С помощью системы водотушения пожар тушат мощными струями воды. Эта система проста, надежна и получила широкое распространение как на речных, так и на морских судах. Основными ее элементами являются: пожарные насосы, магистральный трубопровод с отростками пожарные краны (рожки) и шланги (рукава) со стволами (брандспойтами). При тушении пожара шланги со стволами присоединяются к пожарным кранам.
Систему водотушения применяют для тушения пожара в грузовых трюмах сухогрузных судов, в машинных отделениях, в жилых, служебных и общественных помещениях, на открытых участках палуб, платформ, рубок и надстроек. Кроме того, ее можно использовать для подачи воды к пенообразующим установкам и системе орошения палубы, для мытья палуб, помещений, устройств и т. д.
Тушить горящие нефтепродукты с помощью системы водотушения нельзя, так как частицы их разбрызгиваются струями воды, что способствует распространению пожара. Мощными струями воды также не тушат пожары электрооборудования (вследствие электропроводности воды), лаков и красок.
В качестве пожарных насосов на судах обычно применяют одноколесные центробежные насосы.
На пассажирских судах длиной 65 м и более, а также на самоходных нефтеналивных судах грузоподъемностью 2000 т и выше следует устанавливать не менее двух пожарных насосов. Один из этих насосов должен находиться вне машинного отделения и иметь источник энергии, работа которого не зависит от состояния оборудования и источников энергии, расположенных в машинном отделении.
Приемные трубопроводы пожарных насосов обычно присоединяют к кингстонам или ящикам забортной воды, причем пожарный насос должен иметь возможность принимать воду не менее чем из двух мест.
Если системы орошения, пенотушения, водораспыления и другие питаются от автономного насоса, то подачу пожарного насоса определяют без учета работы этих систем.
Напор пожарного насоса определяют расчетом полного сопротивления трубопровода от наиболее удаленной его точки до насоса.
В соответствии с требованием Речного Регистра истечение воды должно происходить при давлении у каждого пожарного крана не менее 0,26 МПа.
Давление в пожарном трубопроводе не должно превышать 1 МПа, а скорость движения воды в нем – 3 м/c.
Выводы
Таким образом, в курсовом проекте произведен полный расчет судовой системы водяного пожаротушения полностью удовлетворяющей Правилам Регистра.
Оглавление
Оглавление 2
Задание 3
Введение 4
- Обоснование и выбор состава системы водяного пожаротушения 6
- Гидравлический расчет системы водяного пожаротушения 8
- Проектирование насосов системы водяного пожаротушения 11
Выводы 17
Библиографический список 18
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | ||
Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций Кафедра Судовых энергетических установокКурсовой проектпо дисциплине Судовые вспомогательные механизмы, устройства и системы. (специальность – 240500) Тема: Проектирование судовой системы водяного пожаротушения. Выполнил студент Жданов Д. А. Группа: СЭ-31 Шифр: 975134 РуководительЕрёмин А. И. Санкт-Петербург 2000 |