2. Расчёт охладителя масла

2.1 Исходные данные

Расход масла – G_м=10000

Температура масла на входе в аппарат – t_м1=55°С

Температура масла на выходе из аппарата – t_м2=35°С

Марка масла – турбинное Т-46

Температура охлаждающей воды на входе – t_в3=20°С

2. Описание объекта

В судовых энергетических установках, вспомогательных механизмах и системах для смазки трущихся поверхностей механизмов, охлаждения приборов и в качестве рабочего тела в гидравлических системах широко применяются минеральные масла различных марок. Во всех случаях масло участвует в отводе тепла от работающих механизмов.

Для получения требуемых физических параметров, нагретое масло необходимо охлаждать до соответствующей температуры. Охлаждение масла производится в поверхностных теплообменных аппаратах — маслоохладителях.

В судовых условиях для охлаждения масла, как правило, используется забортная вода. Особенности физико-химических свойств масел (высокая вязкость, низкая теплопроводность и теплоемкость), а также жесткие требования в отношении их высокой чистоты определили конструкции маслоохладителей и требования, предъявляемые к ним при изготовлении и эксплуатации. Вследствие высокой вязкости масла невозможно создать турбулентный режим движения, поэтому теплопередача в маслоохладителях происходит при ламинарном режиме течения масла, когда полностью отсутствует турбулизирующее действие естественной конвекции. В связи с этим для интенсификации теплопередачи в маслоохладителях стремятся улучшить перемешивание масла при прохождении его через теплообменник, используя перегородки или турбулизаторы. При этом улучшение теплоотдачи сопровождается увеличением гидравлического сопротивления. В маслоохладителях с теплообменной поверхностью, состоящей из гладких круглых трубок, охлаждаемое масло выгоднее направлять в межтрубное пространство с обтеканием трубок поперечным потоком.

Особенность конструкции маслоохладителя с подвижной доской с сальниковым уплотнением заключается в следующем: одна трубная доска жестко крепится к фланцу корпуса, а другая трубная доска размещается внутри корпуса и имеет сальниковое уплотнение, состоящее из резиновых колец распорного кольца и нажимного фланца. Маслоохладители с сальниковым уплотнением могут успешно применяться при высоких термических напряжениях, возникающих от разности температур корпуса и трубок и вследствие различных коэффициентов линейного расширения материала. В этом случае подвижная трубная доска скользит в сальнике, что дает хорошую компенсацию. У аппаратов такой конструкции при изготовлении проще обеспечить чистоту межтрубной полости, так как сборка трубного пучка производится вне корпуса аппарата. Это позволяет производить обдувку или промывку трубок в процессе их комплектования.

Схема кожухотрубного маслоохладителя с прямыми трубками, развальцованными в трубных досках, одна из которых подвижная с сальниковым уплотнением, представлена в приложении 2.

2.3 Методика теплового и гидравлического расчётов

При омывании трубки коэффициент теплоотдачи от масла к трубке зависит, главным образом от скорости движения масла в направлении перпендикулярном к оси трубки.

Значения получены опытным путём для различных значений скорости масла. ( =0,05… 0,65 ) =120 – 420 .

При течении масла внутри трубок в 2,5…3,5 раза меньше.

Коэффициент теплопередачи от масла к воде, определяется также, как и в подогревателях вязких жидкостей по формуле:

,

- коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к воде.

,

- находят из таблиц по ;

- средняя температура воды,;

- средняя температура стенки.

Для воды 0…50°С, =1400+22 ; 0…160 °С, =1720…5510.

Чтобы обеспечить более высокое значение k от масла к воде, рекомендуется скорость воды по трубкам принимать такой, чтобы исключить возможность получения ламинарного потока воды в трубках.