ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN” FACULTATEA DE INGINERIE MARIN Ă SPECIALIZAREA: ELECTROMECANICĂ NAVALĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Coordonator științific:… [629447]

Licență

ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN” FACULTATEA DE INGINERIE MARIN Ă SPECIALIZAREA: ELECTROMECANICĂ NAVALĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Coordonator științific:… [629447]

Byadmin ianuarie 1, 2024

ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”
FACULTATEA DE INGINERIE MARIN Ă
SPECIALIZAREA: ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific:
Instr. pr. drd. ing. Daniel MĂRĂȘESCU

Absolvent: [anonimizat]
2017

ACADEMIA NAVALĂ „MIRCEA CEL BĂTRÂN”
FACULTATEA DE INGINERIE MARIN Ă
SPECIALIZAREA: ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

TEMA: NAVĂ DE TIP TANC PETROLIER DE 5 0000
TDW. INFLUENȚELE TEMPERATURII MEDIULUI
AMBIANT ASUPRA INSTALAȚIEI DE RĂCIRE A
MOTORULUI DE PROPULSIE FOLOSIND
PROGRAME DE CALCUL BAZATE PE TEORIA
ELEMENTULUI FINIT.

Coordonator științific:
Instr. pr. drd. ing. Daniel MĂRĂȘESCU

Absolvent: [anonimizat]
2017

R O M Â N I A
MINISTERUL APĂRĂRII NAȚIONALE
ACADEMIA NAVALĂ „‟Mircea cel Bătrân‟‟
FACULTATEA DE INGINERIE MARINĂ

AVIZAT
COORDONATOR PROGRAM DE STUDII APROB DECANUL FIM
Prof.univ.dr.ing. Cpt.cdor Conf.dr.ing
Ali BEAZIT Paul BURLACU

FIȘA PROIECTULUI
TEMA nr.5 6 /*

Proiectul de diplomă al absolvent: [anonimizat] , Facultatea de Inginerie Marină la
programul de studii universitare de licență Electomecanică Navală.
Seria 2013 -2017 .
Cu tema proiectului “Navă de tip tanc petrolier de 5 0000 tdw, influențele temperaturii
mediului ambiant asupra instalației de răcire a motorului de propulsie , folosind programe de
calcul bazate pe teoria elementului finit.”.

Detalii asupra temei:
Capitolul 1. PREZENTARE GENERALĂ

Capitolul 2. CALCU LUL REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE

Capitolul 3. RĂCIREA MOTOARELOR

. Capitolul 4. PROIECTAREA POMPEI CENTRIFUGE

Capitolul 5. CALCULUL SCHIMBĂTORULUI DE CĂLDURĂ

Capitolul 6. LUCRĂRI DE ÎNTREȚINERE ALE SCHIMBĂTORULUI

Bibliografie:
1. CALUIANU VASILE, STĂNESCU PAUL -DAN, ANTONESCU N. N.,
Îndrumător de proiectare schimbătoare de căldură, Editura Conspress, București, 2003
2. CREANGA V., Instalații navale de bord, Universitatea din Galați, 1993;
3. CONSTANTIN R., TRAIAN F., Motoare navale. Instalația de răcire,
construcție, aspecte funcționale, calcul, Editura CPPMCEP Constanța, 1994;
4. DRAGALINA A., Motoare cu ardere internă, vol. I, ÎI și III, Editura
Academiei Navale Mi rca cel Bătrân, Constanța, 2001;

11. Referințe din b aza de date științifică ANMB:
11.1 Murphy, A.J., Norman, A.J., Pazouki, K., Trodden, D.G.,
Thermodynamical simulation for the investigation of marine Diesel engines,
Newcastle University United Kingdom, 2015;
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801815000797
11.2 Jiaze Ma ,Yufei Wang , Xiao Feng , Simultaneous optimization of pump
and cooler networks in cooling water system ,2017;
http://www.sc iencedirect.com/science/article/pii/S1359431117319658
11.3 Winterbone, D., Turan, A., Advanced Termodynamics for Engineers,
Butterworth -Heinemann, 2015;
http://www.sciencedirect.com/science/book/[anonimizat]

Precizări Organizatorice
Coordonator științific:

Data primirii proiectului: 23.06.2016
Termene de predare: Iulie 2017

Locul unde se execută: Academia Navală Mircea cel Bătrân Constanța

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Instr. pr. drd. ing. Daniel Mărășescu
_______________

REZUMAT
Tema proiectului constă în analiza și înțelegerea funcționării instalației de răcire a
motorului principal de propulsie naval. Acest proiect cuprinde diferite roluri, clasificări, texte
descri ptive, diagrame, desene tehnice și calcule tehnice.
Am ales această temă deoarece consider că răcirea motorului principal este extrem de
importantă , în scopul limitării daunelor produse .
În capitolul I am realizat descrierea navei avute în studiu,după care am inșirat câteva
noțiuni generale ale instalației de răcire a motorului naval.
Capitolu l II face referire la forțele care acționează asupra navei în anumiți parametri ai
mării, aerului care influențează deplasarea navei în consecință și buna funcționare a acesteia.
Metoda es te o compilație între metoda analitică, metoda experimentării pe model în bazinele
de încercări și tehnica de calcul din ce în ce mai performantă. Programele care sunt
disponibile acoperă un număr extrem de mare de posibile aplicații. Un exemplu de program
care este in acest domeniu este programul DELFT SHIP, pe care l -am folosit în acest capitol.
În capitol ul III am discutat la modul general despre instalațiile de răcire găsite la
bordul navei și am explica t funcționarea acestora atunci cand nava este in marș cât și în port.
De asemenea am prezentat elementele component e ale instalațiilor de răcire.
În capitolul IV am realizat proiectarea pompei centrifuge , care este facută in bune
condiții și asigură circularea agentului termic care circulă in circuitul închis de răcire. .
În capitol V am realizat calculul termic al schimbătorului de căldură de cilindrii și am
aflat parametrii optimi de funcționare ai acestuia. Calculul a fost făcut cu ajutorul programelor
bazate pe teoria elementului finit. Programul cu ajutorul căruia au fost realizate reprezentările
grafice din subcapitolul Influențele temperaturii mediului ambiant este Ansys, în care este
reprezentat schimbu l de căldură al fluidului in schimbătorul de caldură.
În capit olul VI am discutat despre lucrările de întreținere ale schimbătorului de căldură
cu plă ci .Am listat proce dee de curățare ,substanțe folosite pentru spălarea placilor , despre
intreț inerea schi mbătorului de căldură ,de asemenea și despre lubrifierea î mpotriva coroziunii.
De asemenea este vorba despre asamblarea schimbătorului de căldură și strângerea plăcilor
acestuia.

SUMMARY

The theme of the project is the analysis and understanding of the main engines cooling
system for the naval propulsion. The project includes different roles , classifications ,
descriptive texts , diagrams , drawings and technical calculations .
I chosed this topic because I think that the cooling of the main engine is very
important , in order to limit the damages .
In chapter I , was presented a description of the survey ship , of its aggregates , and I
presented some general notions regarding the cooling system for main engine .
In chapter II , were presented the forces acting on certain parameters of the ship in the
sea, air that influences movement of the ship and its proper functioning.
The method is a compilation between the analytical method, the method
experimentation model basins trials and calculs becoming more powerful. Available programs
cover a wide range of possible applications. Such a specialized program DELFT SHIP is
used in this chapter.
In chapter III was discussed in general about cooling systems found on board and
explained their functioning wh en the ship is on sea passage and in port . Also here were
presented the elements of cooling systems.
In chapter IV was done the design of the centrifugal pump , which is in good
conditions and ensures the circulation of the cooling agent.
Chapter V is r egarding the thermal calculation of the cylinders cooler and found the
optimal operating regime . The calculation was made using the finite element theory -based
programs. The program in which was realized the graphic representations of temperature is
ANSYS . In thi s program was represented heat exchange between fluids.
Chapter VI is regarding the cleaning of the cooler, substances used in washing sheets
about maintenance and lubrication to protect against corrosion. It is about assembling the heat
exchanger plates.

7
CUPRINS
INTRODUCERE ……………………………………………………………………………………… 9
CAP . 1. PREZENTARE GENERALĂ ……………………………………………………………… 10
1.1 Prezentarea navei avute în studiu………………………………………………………………… 10
1.2 Noțiuni generale.Instalația de răcire………………………………………………………… .……11
CAP. II. CALCULU L REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE ………………………………………. …14
2.1. Componentele rezistenței la înaintare ……………………………………………………… ….14
2.1.1. Rezistența de frecare …………………………………………………………………… ……..14
2.1.2. Rezistența de presiune ……………………………………………………………………… ….15
2.2. Metod e de determinare a rezistenței la înaintare …………………… …………….………… ……16
2.2.1. Metoda analitică …….. …………………………………………………………………… ..…..16
2.2.2. Metoda experimentării pe modele în bazine de încercări ……………………………… .……… 16
2.2.3. Metoda formulelor aproximative și a diagramelor ………………………………………… .….17
2.2.4. Metoda încercărilor prin remorcaj a navei în mărime natural………………………… .……… 18
2.2.5. Metoda utilizării programelor specializate de calcul ………………………………… .………. 18
2.3. Estimarea efectivă a rezistenței la înaintare și a put erii de remorcare ………………… .……….. 22
2.4. Alegerea motorului de propulsive ……………………………………………………… .………. 23
2.5. Concluzii ………………………………………………………………………… .……………… 24
CAP III. RĂCIREA MOTOARELOR ………………………………………………… …..……….. 25
3.1 Generalități ………………………………………………………………………………… …….. 25
3.2 Sisteme de răcire …………………………………………………………………………………… 26
3.2.1 SISTEMUL DE RĂCIRE CU APĂ DE MARE ………………………………………………27
3.2.2 INSTALAȚIA GENERALĂ DE RĂCIRE CU APĂ DE MARE …………………………… 29
3.2.3 SISTEMU L DE RĂCIRE CENTRAL ………………………………………………………… 30
3.2.4 INSTALAȚIA DE RĂCIRE CILINDRII …………………………………………………….. 31
3.3 Componentele sistemelor de răcire ………………………………………………………………. 34
3.3.1 Pompe ………………………………………………………………………………………….. 35
3.3.2 Schimbătoarele de căldură ……………………………………………………………………… 35
3.3.3 Filtre ……………………………………………………………………………………………. 37
3.3.4 Rezervoare ……………………………………………………………………………………… 37
3.3.5 Prizele de fund …………………………………………………………………………………. 38
3.3.6 Elemente de reglare …………………………………………………………………………….. 39

8
CAP IV. PROIECTAREA POMPEI CENTRIFUGE ………………………………………………. 41
4.1 Date de proiectare: ………………………………………………………………………………… 41
4.2 Determinarea diametrului exterior al rotorului …………………………………………………… 41
4.3 Determinarea momentului de torsiune rezistent la axul po mpei …………………………………. 42
4.4 Dimensionarea axului: ……………………………………………………………………………. 42
4.5 Dimensionarea butucului …………………………………………………………………………. 43
4.6 Trasarea profilului palei rotorice: ………………………………………………………………… 46
CAP V. CALCULUL SCHIMBĂTORULUI DE CĂLDURĂ …………… ……………………….. 47
5.1 Calculul schimbătorului de căldură ………………………………………………………………. 47
5.1.1 Breviar de calcul ………………………………………………………………………………… 47
5.1.2 Calcul termic preliminar..………………………………………………………………………. 47
5.1.3 Calcul termic definitive…………………………………………………… …………………… 50
5.2 Calculul de verificare al schimbătorului de căldură folosind programe soft bazate pe teoria
elementului finit ………………………………………………………………………………………. 55
5.2.1 Teoria elementului finit ………………………………………………………………………… 55
5.2.2 Standarde de temperatură ISO ………………………………………………………………… 58
5.2.3 Influența temperaturii mediului ambiant asupra schimbătorului de căldură …………………… 59
CAP VI. LUCRĂRI DE ÎNTREȚINERE …………………………………………………………… 68
6.1 Deschiderea ………………………………………………………………………………………. 68
6.2 Scoaterea plăcilor ………………………………………………………………………………… 68
6.3 Introducerea plăcilor ……………………………………………………………………………… 69
6.4 Curățarea plăcilor ………………………………………………………………………………… 69
6.5 Asamblarea ……………………………………………………………………………………….. 71
6.6 Strângerea ………………………………………………………………………………………… 72
6.7 Lubrifierea ………………………………………………………………………………………… 73
Concluzii ……………………………………………………………………………………………… 74
BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………….. 76

9
INTRODUCERE

Gradul de răcire al cilindrilor precum și organizarea rațională a procesului de răcire
influențează sensibil performanțele dinamice, economice și durabile ale m.a.i. . Contactul
fluidului proaspăt cu pereții calzi ai cilindrului micșorează gradul de umplere; în schimb o
temperatură prea scăzută a pereților cilindrului amplifică pierderile de căldură și micșorează
randamentul indicat . La m.a.c. , o temperatură mai ridicată a pereților camerei de ardere
ușurează autoaprinderea, iar motorul fu ncționează mai “liniștit”, cu o economie sporită. La
m.a.s., o temperatură prea ridicată a pereților favorizează apariția diferitelor forme de ardere
anormală.
Temperatura pieselor motorului influențează, de asemenea, pierderile mecanice. Dacă
nu se organi zează rațional ciclul fluidului de răcire, pot apărea creșteri locale de temperatură
care duc la fisuri în chiulasă și blocul motor sau arderea unor piese, precum pistonul și
supapele. Atât de temperaturi înalte, cât și joase, pelicula de ulei își pierde c onsistența:
-în primul caz datorită reducrii vâscozității
-în al doilea caz din cauza diluării uleiului cu fracțiunile grele din combustibil, condensate pe
oglinda cilindrului. În ambele cazuri, se intensifică uzură pieselor prin frecare și se reduce
durabilitatea motorului.
Instalația de răcire reprezintă totalitatea agregatelor, aparatelor și dispozitivelor care
asigură evacuarea unei fracțiuni din caldura dezvoltată în cilindrii prin arderea
combustibilului.
În lucrarea de față se prezintă studiul tehni c al instalației de răcire a motorului
principal la o nava tip tanc petrolier care are rolul de a calcula componente din cadrul
instalației și de a îmbunătății procesul de răcire al motorului de propulsie pe timpul
funcționarii.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit .
Capitolul I Prezentare generală
10
Capitolul 1 DESCRIEREA UNUI TANC PETROLIER DE 50.000 TDW

Fig 1.1 Navă tanc petrolier de 50 000 tdw

1.1. Prezentarea Navei

– Deplasament : 50 000 tdw;
– Lungime a maximă : 183,88 m ;
– Lungimea între perpendiculare : 174,00 m
– Lățime a maximă : 32,20 m ;
– Pescaj mediu : 10,8 m ;
– Viteza : 17,5 Nd/h ( 9,0028 m/s)
– Propulsie : motor MAN B&W 6S50MC -C Mk -6 cu o putere de 12 240 kW
(15 820 CP), care actionează direct o elice cu 4 pale cu ajutorul unui ax port -elice;
– motoare auxiliare : 2xHyundai Himsen cu o putere de 960 kWx720rpm fiecare si
altul Hyundai Himsen cu o putere de 800kWx720rpm
– 1 Căldare navală KANGRIM ,cu o capacitate de 20T/Hx7.0 kg/cm²

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit .
Capitolul I Prezentare generală
11

– Pompe:
• 10 pompe centrifugale submersibile hidraulice framo cu o capacitate 600 m³ / hr ;
• 2 ejectoare de marfă cu o capacitate de 300 m³/hr ;
• 2 pompe de bal ast de tip centrifugal cu o capacitate de 750 m³/hr ;
• 1 ejector de bal ast cu o capacitate de 200 𝑚3/ℎ;
– Rata de încărcare maximă a mărfii pe un singur manifold are o capacitate de
3116,008 𝑚3/ℎ;
– Rata de încărcare maximă a mărfii pe toate manifoldurile are o capacitate de 6000
𝑚3/ℎ;
– O instalație de spălare a tancurilor de marfă a carei pompă are capacitatea de 120
m³/hr ;
– O instalație d e gaz inert (Inert Gas System ) ;
– O macara amp lasată pe centru ce poate ridica 10 tone ;
– 12 tancuri de marfă cu o capacitate totală de 49565,1 𝑚3;
– 2 tancuri de decantare cu o capacitate d 1006,1 𝑚3;
– 1 tanc de rezidur i de ulei cu o capacitate de 255 𝑚3;
– 1 generator de apă cu capacitatea de 30 m³ / 24 hr ;

1.2 Noțiuni generale.Instalația de racire
Prin instalatia de racire se intelege ansamblul care este alcatuit din : pompe , filtre ,
schimbatoare de caldura , aparate de masura si elemente de reglare , legate intre ele cu tevi
prin care agentul de racire este circulat .
Funcția principala a instalației de răcire a motorului este de a evacua o parte din
căldură pieselor motorului care vin în contact direct cu gazele fierbinți rezultate din arderea
combustibililor. Asfel, sunt răcite chiulasă,cămașă de cilindrii, pistoanele. Totodată sistemul
de răcire evacuează și o parte dezvoltă prin frecare a pieselor aflate în mișcare relativă
(segmenti piston – cămașă de cilindru).
O altă funcție a sistemului de răcire a motorului p rincipal de propulsie este menținerea
unui regim termic constant a pieselor organelor motorului.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit .
Capitolul I Prezentare generală
12
Această are rolul, pe lângă faptul că se creează condiții optime de exploatare a
pieselor, și acela de a crea condiții optime pentru ungerea și umplerea cilind rului. Acstea fiind
funcții foarte importante pentru instalația de răcire a motorului se impune a se menționa
următoarele:
• Menținerea unor temperaturi optime a suprafețelor unse ale motorului, piston
segmenti – cămașă de cilindru înseamnă menținerea sta bilității peliculei de lubrifiant, care se
întrerupe între suprafețele aflate în freare. Astfel pelicula nu este distrusă nici din punct de
vedere mecanic, nici din punct de vedere chimic. Se asigura așa yisa stabilitate fizică și
chimică a lubrifiantului dintre suprafețele aflate în frecare. În al doilea rând temperaturile
ridicate ale organelor motorului pot duce la tensiuni termice mari cu deformații
corespunyator mari. Acestea micsoreaya jocurile dintre piesele aflate în mișcare relativă până
la valori la care pelicula de lubrifiant este expulzată putând duc astfel la gripare.
• Menținerea unei temperaturi optime a pieselor motorului (chiulasă, cilindru) asigura
o umplere a cilindrului la un randament maxim. Această se justifică prin reducerea pierderilor
termodinamice determinate de transferul de căldură piese – încărcătură proaspătă, cât și
asigurarea unei densități corespunzatoare incarcaturii proaspete care implică o cantitate
maximă pe ciclu.
• Menținerea unei temperaturi optime a pieselor motorului înseamnă și evitarea
apariției unor puncte calde în camera de ardere cu efecte destabilizatoare a procesului de
ardere din cilindrii.
În afară de rolul de răcire a motorului o parte a instalației de răcire este utilizată în
cazul pornirii motoru lui că instalație de încălzire a motorului în vederea pornirii. În acest caz
este by -passat răcitorul din circuit și de interpune un boiler încălzitor al apei care asigura
încălzirea motorului, apă având același circuit că și în cazul răcirii. Instalația d e răcire
indiferent de sarcina motorului trebuie să mențină temperatura de regim constanța pentru
piesele motorului.
Înțelegerea instalației mai poate asigura răcirea uleiului de ungere din sistem, răcirea
fluidului intermediar la instalația cu circuit în chis și răcirea aerului de supraalimentare a
motorului.
La motoarele de propulsie năvală se pot aplică două sisteme de răcire:
• Sistemul de răcire în circuit deschis, care are un singur circuit de răcire
• Sistemul de răcire cu circuit închis, care are mai multe circuite de răcire

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit .
Capitolul I Prezentare generală
13
Primul sistem de răcire este un sistem simplu cu puține elemente în compunere, care
asigura o exploatare și întreținere ușoară. Acest sistem nu se poate aplică decât la navigația în
ape dulci, unde agresivitatea mediului de ră cire este mai redusă în comparație cu apa de
mare.
Al doilea sistem de răcire, sistemul de răcire în circuit închis este un sistem cu mai
multe circuite de răcire de o complexitate ridicată. El are în componentă următoarele circuite
de răcire:
• Cir cuit de răcire cilindrii, chiulasă, carcasa turbosuflanta și clapeti de distribuție
gaze;
• Circuit răcire pistoane;
• Circuit de răcire ulei.
Toate aceste sunt realizare cu apă desalinizată, preparată la bordul navei.
Aceste circuite sunt răcite de cir cuitul de răcire deschis al apei de mare. Apa de mare
mai realizează un circuit de răcire: circuitul de răcire al aerului de baleiaj.
Complexitatea mare a sistemului de răcire în circuit constă și în gradul ridicat de
automatizare, numai prin aceasta el a vând eficiență maximă.

Avantajele acestui sistem sunt:
• Posibilitatea menținerii unei temperaturi de regim termic al motorului care să asigure
obrinerea unei economicități masime;
• Posibilitatea menținerii unei diferențe de temperatură redusă între intrarea și ieșirea
apei de răcire din circuit închis. Aceasta permite o răcire uniformă a pieselor răcite și solicitări
termice reduse ale organelor motorului.
• Mărirea fiabilității în funcționare a organelor răcite cu apă desalinizată față de
situația răcirii în circuit deschis.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
14
Cap II. CALCULUL REZISTENȚEI LA ÎNAINTARE

2.1. Componentele rezistenței la înaintare

Rezistența totală la înaintare RT, este dată de componenta după axa orizontală a
rezultantei forțelor hidrodinamice și aerodinamice, exercitate asupra corpului navei la
deplasarea acestuia cu o anumită viteză..
Rezistența la înaintare a navei este influențată de o serie de factori dintre care:
a)regimul de curgere al apei în jurul carenei (laminar sau turbulent), care este
determinat de viteza navei, starea suprafeței udate, etc.;
b)adâncimea apei;
c)viteza de deplasare;
d)poziția navei (asieta, înclinarea transversală, oscilațiile navei, etc.);
e)caracteristicile șenalului de navigație (adâncimea, lățimea, etc.);
f)situația de încărcare a navei;
Având în vedere cele menționate mai înainte, se poate presupune că rezistența la
înaintare este formată din mai multe componente, determinate de cauze diverse și care
interacționează între ele într -un mod foarte complex. Aceste componente sunt următoarele:
 Rezistența la înaint are principală;
 Rezistența la înaintare suplimentară.
Rezistența la înaintare principală R, reprezintă o fracțiune din rezistența totală la
înaintare și este definită ca fiind componenta după axa orizontală a rezultantei forțelor
hidrodinamice exercitate asupra carenei nude (fără apendici), la deplasarea acesteia cu o
anumită viteză în apă liniștită. Rezistența la înaintare principală are două componente și
anume:

2.1.1. Rezistența de frecare

Rezistența de frecare RF, reprezintă o fracțiune din rezisten ța totală la înaintare
principală și este definită ca fiind componenta după axa Gx a rezultantei forțelor de frecare
exercitate de apă pe suprafața udată a carenei nude.
Rezistența de frecare este dată de relația:

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
15

SvCRF F22 [kN] (2.1)

unde ρ este densitatea apei în t/m3, v viteza navei în m/s, S este aria suprafeței udate a carenei
nude în m2 iar CF este coeficientul rezistenței de frecare.

2.1.2. Rezistența de presiune (rezistența reziduă)

Rezistența de presiune Rp, sau rezistența reziduă, reprezi ntă o fracțiune din rezistența
la înaintare principală șl este definită ca fiind componenta după axa orizontală a rezultantei
forțelor hidrodinamice ale presiunii suplimentare exercitate de apă pe suprafața udată a
carene i nude.
Rezistența de presiune este dată de relația
SvCRP P22
[kN] (2.2)
unde CP este coeficientul rezistenței de presiune.
Distribuția presiunii dinamice suplimentare p’ pe suprafața udată a carenei nude are
două consecințe:
a)formarea valurilor la mișcarea corpului prin apă;
b)formarea de vârtejuri la pupa, ca urmare a desprinderii stratului limită de
suprafața udată a carenei.
În aceste condiții se poate afirma că rezistența de presiune are două componente și
anume:
 Rezistența de val ( Rw ), definită ca forța care se opune mișcării datorită formării
valurilor de către navă. Rezistența de val este dată de relația:
] [22
kNSvCRW W
(2.3)
Rezistența de presiune datorată vâscozității – turbionară sau de formă ( Rpv), definită
ca forța care se opune mișcării datorită desprinderii stratului limită de suprafața udată a
carenei și formarea vârtejurilor. Rezistența de presiune datorată vâscozității este dată de
relația:
] [22
kNSvC RPV PV
(2.4)

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
16
unde: C W și C PV reprezintă coeficienții rezistenței de val, respectiv al rezistenței de presiune
datorată vâscozității.
Prin urmare, se pot scrie relațiile:
RV = R F + R PV (2.5)
RP = R W + R PV (2.6)
unde Rv este rezistența totală de vâscozitate.
RPV se consideră în componența lui RP dar vâscozitatea este implicată aici numai ca un
fenomen care determină modificarea distribuției presiunii. Componenta frecării este inclusă în
RF. Prin urmare, rezistența totală se poate scrie:
R = R P + R F = R F + R W + R PV = C R [kN] (2.7)
unde: C R = C F + C P = C F +CW + C PV este coeficientul rezistenței la înaintare principale.
Calculul rezistenței la înaintare principale presupune cunoașterea valorii coeficientului
CR. Determinarea lui pe cale teoretică este comp licată, din acest motiv recurgându -se la
diferite metode de determinare experimentală a acestuia.

2.2. Metode de determinare a rezistenței la înaintare

Rezistența la înaintare principală se poate determina prin mai multe metode, dintre
care putem evidenția:

2.2.1. Metoda analitică

Este bazată pe teoriile hidrodinamicii și are în vedere particularitățile formelor
geometrice ale carenei. Întrucât formele geometrice complexe ale carenei nu pot fi
reprezentate prin relații matematice riguroase, utilizarea metodei analitice, pe lângă
complicațiile de ordin matematic, necesită multe ipoteze și aproximări care conduc la erori
destul de mari. Din aceste motive nu are o utilizare extinsă.

2.2.2. Metoda experimentării pe modele în bazine de încercăr i

Presupune construcția, la o anumită scară, a modelului navei de proiectat și
determinarea rezistenței la înaintare a acestuia prin tractarea lui în bazin, asigurând condiții
similare cu cele reale. Rezultatele obținute pe model se transpun, cu ajutorul teoriei

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
17
similitudinii, la nava în mărime naturală. Date fiind rezultatele bune care se obțin cu cheltuieli
relativ mici, această metodă este cea mai utilizată.
Bazinul de încercări este un laborator hidrodinamic pre văzut cu:
a)canal hidraulic ;
b)instal ație pentru tractarea modelelor ;
c)generator de valuri și aparatura necesară pentru măsurarea parametrilor care
define sc calitățile de navigabilitate;
Experimentările efectuate pe modele de nave în bazinele de încercări rezolvă
următoarele probleme:
 determinarea rezistenței la înaintare și a puterii, necesare pentru asigurarea
diferitelor viteze de deplasare ale navei pe apă liniștită și pe valuri;
 determinarea coeficienților de influență ai corpului (siaj și sucțiune), asupra
funcționării elice i;
 studiul influenței valurilor, asupra unor calități de navigabilitate;
 studiul oscilațiilor navei, pe apă liniștită sau pe valuri;
 studiul influenței adâncimilor limitate și apropierii pereților cana lelor de
navigație, asupra rezistenței la înaintare;
În continuare, se vor face referiri numai asupra determinării rezistenței la înaintare,
mărimile ce se măsoară în acest caz fiind forța de remorcare a modelului și viteza acestuia.
După procedeul de remorcare al modelului și tipul aparaturii de măsură se
deosebesc:
a)bazine de încercări dinamometrice;
b)bazine de încercări gravitaționale.
Calitățile superioare ale bazinelor de încercări dinamometrice au conferit acestora un
rol prioritar în cercetările experimentale destinate industriei navale. Bazinele gravitaționale își
găsesc utilitatea în cadrul învățământului naval, unde nu se pune problema determinărilor
canti tative exacte ale diferitelor mărimi.

2.2.3. Metoda formulelor aproximative și a diagramelor

Se folosește frecvent în stadiul preliminar de proiectare și are la bază formulele
aproximative și diagrame rezultate din date statistice sau în urma experimentărilor efectuate
pentru diverse tipuri de nave. Cu anumite corecții, aceste formule și diagrame permit

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
18
determinarea valorilor aproximative ale componentelor rezistenței la înaintare principale.
Gradul de precizie al metodei depinde de asemănarea geometrică dintre nava de proiectat și
cea pentru care au fost stabilite formulele sau diagramele.

2.2.4. Metoda încercărilor prin remorcaj a navei în mărime naturală

Presupune proiectarea și construcția unei nave prototip, prin remorcarea căreia se
determină valoarea reală a rezistenței la înaintare și se p ot stabili măsurile ce trebuie luate în
vederea îmb unătățirilor calităților de marș. Pe baza rezultatelor obținute prin remorcarea
prototipului se trece la proiectarea seriei navelor de același tip care urmează a fi construite.
Deși este metoda cu gradul de precizie cel mai ridicat se utilizează foarte rar deoarece necesită
cheltuieli mari, care nu se justifică.

2.2.5. Metoda utilizării programelor specializate de calcul

Metoda este o compilație între metoda analitică, metoda experimentării pe model în
bazinele de încercări și tehnica de calcul din ce în ce mai performantă. Programele disponibile
acoperă o largă plajă de posibile aplicații, de la estimări preliminare rapide la determinarea
mărimilor necesare prin calculul spectrului hidrodinamic și evidențierea liniilor de curent în
jurul carenei navei.
Un astfel de program specializat este programul DELFT SHIP , program oferit de
Delft University of Tehnology din Olanda (Fig. 2.1).

Fig. 2.1 . Programul DELFT SHIP

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
19
Programul oferă posibilitatea calculului rezistenței la înaintare și a optimizării
formelor hidrodinamice și aerodinamice ale navei precum și optimizarea caracteristicilor
agregatului propulsiv pentru regimurile de deplasament, semi -deplasament și glisare prin
utiliza rea a diferite metode teoretico –experimentale elabo rate de comunitatea științifico –
academică internațională.
Metodele disponibile sunt eficace pentru toate tipurile de forme sau dimensiuni ale
carenei precum și pentru game de viteză specifice, recomandările de aplicabilitate precum și
limitele de utilizare fiind clar specif icate, programul funcționând perfect cu orice model de
navă importat. De notat de asemenea că în alte cazuri programul rulează cu date inițiale ce
depășesc limitele de utilizare recomandate însă rezultatele sunt incerte, uneori chiar aberante.
Calculul rezistenței la înaintare debutează cu definirea si crearea planurilor de forme
pentru a defini clar și exact forma corpului navei (figurile 2.2 și 2.3).

Fig.2.2 . Planul de forme din vedere laterală

Fig.2.3 . Planul de forme din vedere de sus

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
20

Urmeaza generarea formei corpului navei :

Fig. 2.4. – Corpul navei generat după planul de forme

După etapa în care forma corpului navei a fost definită și generată, se afisează
planurile de referință ale modelului pentru stabilirea mediul combinat apă -aer din jurul
corpului și pentru vizualizare mai ușoară a dimensiunilor navei din orice unghi.

Fig. 2.5 .. – Planurile de referință ale modelului

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
21

Fig. 2.6. – Planurile de referință ale modelului

Urmează selectarea gamei de viteze (fi gura 2.7 ). Cu datele astfel introduse programul
calculeaz ă apoi rezistența la înaintare ș i puterea de remorcare, generând de asemenea și un
raport cu rezultatele obținute. După stabilirea aspectelor generale ale calculul rezistenței, se
verifică caracteristicile tehnico -tactice ale navei din tabul “Hull”

Fig. 2.7. Selectarea gamei de viteze

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
22
2.3. Estimarea efectivă a rezistenței la înaintare și a puterii de remorcare
Datele inițiale ale nav ei sunt prezentate în figura , iar gama de vite ze adoptată a fost
de 0,00 ÷ 1 7,50 Nd cu incrementul d e 0.5 Nd. Pentru aceste valori programul a calculat
rezistența la înaintare și p uterea de remorcare (figura) și a generat gra ficul reprezentat în
figură .

Fig. 2.8. Datele de ieș ire ale programului

Din figur ă rezultă puterea necesară 9664,75 CP.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
23

Fig. 2.9. Calculul rezistenței la înaintare

2.4.Alegerea motorului de propulsie
Alegerea motorului de propulsie ce echipează nava, trebuie făcută în funcție de
puterea de remorcare a navei. Din calculul estimativ al rezistenței la înaintare, se obține
puterea de remorcare a navei. Motorul de propulsie trebuie ales astfel încat puterea lui sa fie
cu aproximativ 10% peste valoarea maximă a puterii de remorcare, pentru a se asigura
funționarea corespunzătoare în condiții de suprasarcina a navei.
Motorul principal se alege în funcție de rezisten ța la înaintare și pierderile care au loc în
sistemul de propulsie al navei:
A) Puterea de remorcare produs ă de elice:
PE=RTv=800∙9,00=7 200 [kW]
Sau P E=1.36R T v [CP]
RT=Rezisten ța la înaintare [kN]
V=vite za [m/s]

B) Puterea la elice
PD=RT∙ v/ηD=800∙9,00/0,7=1 0 285 [kW]

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul II Calculul rezistenț ei la inaintare
24
C) Puterea la axul port -elice
PS=PD/ηS=10285 /0,98=1 0 495 [kW]
D) Puterea efectiv ă la flanșa mașinii principale
PB=PS/ηG=10495 /0,98=1 0 709 [kW]
E) Puterea de supraturare se alege cu 10% mai mare decât puterea efectiv ă
PS=PB+PB∙0,1=1 0709 +1070.98=11 779.98 [kW]

Motorul este de tipul MAN B&W 6S60MC Mk 6 cu urmă toarele caracteristici tehnice:
Numărul de cilindrii : 6
Dispunerea cilindrilor : În Linie
Alezaj : 600 mm
Cursă piston : 2292 mm
Cilindree : 1010.44 dm3
Presiunea medie efectivă : 18 bari
Turația nominală : 105 r/min
Puterea motorului : 16614 CP
Consum specific de combustibil :
Consumul de ulei pentru
lubrificarea cilindrilor : 170 g/kWh

0,95-1,5 g/kWh
Greutatea specifică :
Puterea motorului : 20,82 kg/CP
12240 kW
Greutatea motorului : 346 t

Concluzii :
Rezistența la înaintare este o componentă importantă in proiectarea unei navei, pentru
determinarea puterii necesare a motorului naval de propulsie si proiectarea liniei axiale și a
propulsorului. Pentru tan cul petrolier , la o viteză maximă de 17,5 noduri, are o rezistență la
înaintare de 800 kN și o putere de remorcare ce trebuie învins ă de mașina de propulsie de
8560 kW, la care se va adăuga diferența de 10% si se ajunge la 11 779.98 [kW] . Diferența de
putere reprezintă asigurarea funcț ionării motorul în regim de suprasarcină.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
25
Capitolul III Ră cirea motoarelor

3.1 Generalități
Pierderile de caldură că tre mediul exter ior ar fi sensibil mai mici dacă organele
motorului ar avea aceeași temperatură ca ș i fluidul motor. O asemenea condiție nu poate fi
deocamdată acceptată , deoarece fiabilitatea motorului ar fi redusă sau funcț ionarea sa la
anumite regimuri ar fi chiar imposibilă . Astfel, din cauza temperaturilor r elativ mari, pelicula
de ulei iși micșorează portanț a, organele intens solicitate se pot rupe pe masura inmuierii
material ului din care sunt constituite, um plerea cilindrilor este afectată negativ, iar la
motoarele cu aprindere prin scanteie apar diverse forme de manifestare a le arderii anormale.
Pe de alta parte, reducerea temperaturii organel or sub anumite valori este insoț ită de
intens ificarea uzurilor prin frecare și prin coroziune. Rezultă că temperaturile pieselor trebuie
să fie menț inute la valori pentru care se poate obtine un comp romis favorabil intre
performanțele energetice ș i durabilit atea motorului. De aici reiese și rolul instalației de răcire,
și anume, de a evacua o parte din caldura ce o primeș te fiecare org an, astfel ca temperatura lui
să se mențină in intervalul acceptat, indiferent de reg imul de exploatare sau de condiț iile
climatice.
Creșterea continuă a economicitații motoarelor, incă de la apariția lor, s -a
manifestat și prin tendinț a de sporire a temperaturii organelor componente. Astfel, datele
statistice arată că temperatura medie a lichidului din instalația de ră cire a motoarelor naval e a
crescut î n ultimii 50 de ani de la 303…305 (K), la motoarele cu aprindere prin compresie
rapide a ajuns la 3 63 (K), iar la MAS actuale depaș esc frecvent 373 (K). Noile materiale
refra ctare cat si progresele facute î n domeniul uleiurilor sintetice permi t să se intrevadă o
eventuală sporire a regimului termic al motorului chiar in următorii ani.
Chiuloa sa este organul care primeș te cea mai mare cantitate de caldură prin
contactul direct cu fluidul din cilindru ș i din canalele de evacuare. Pe langă aceasta,
încarcarea termomecanică a chiul oasei este amplificată și de repartiția neuniformă a
temperaturilor în diverse zone, ca de pilda în spaț iul dintre scaunele supapelor de evacuare și
admisie la motoarele î n patru timpi. Apare deci necesară nu numai o răcire mai intensă a
chiul oasei in raport cu alte organe, dar și impunerea unei circulații preferențiale a fluidului de
răcire pentru uniformizarea temperat urilor. In acest scop, se adoptă mă suri constructive

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
26
speciale cum ar fi prevederea unor canale sau ecrane menite să dozeze debitul și să dirijeze
fluidul de răcire către diverse zone in funcție de starea lor termică .
Totodată forma suprafeței de răcire trebuie astfel aleasă încat să nu genereze zo ne de
stagnare a fluidului de răcire. Ș i pistonul preia o importantă cantitate de caldură, aceasta fiind
evacuată la motoarele de putere mare sau mijlocie printr -un circuit de ră cire separat, cu lichid.
La motoarele ușoare, căldura acumulată de piston se transmite cili ndrului prin
intermediul segmenț ilor, cea mai mare parte din căldură se evacuează pe la partea superioară
a cilind rului, motiv pentru care această zonă necesită o răcire mai intensă .
Lagarele arborelui cotit se inca ăzesc prin conducț ie de la celelalte org ane si preiau o
parte im portant din c aldura dezvoltată prin frecare. Răcirea lor se face cu ulei, în circuit
forțat, căldura fiind astfel transportată în radiatorul instalaț iei de ungere. La motoare le
supraalimentate este necesară răcirea turbocompresorului ș i a aerului compri mat de acesta.

3.2.Sisteme de răcire
Instala ția de răcire reprezintă totalitatea agregatelor, aparatelo r și dispozitivelor care
asigură evacuarea unei fracț iuni din căldura dezvoltată î n cilindri prin arderea
combustibilului.
Sistemul de ră cire utilizat se clasifica in functie de:
1.După natura fluidului de racire:
-cu aer ;
-cu apă tehnica ;
-cu apă de mare ;
-cu ulei ;
-cu combustibil ;
2.După modul de deplasare a fluidului de racire:
-cu circulație naturală ;
-cu circulație forț ată ;
3.După tipul circuitului :
-circuit închis ;
-circuit deschis ;
4.După obiectivul sistemului :
-cilindrii -chiuloase -supape -turbine ;
-pistoane ;

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
27
-lagăre , linie axială , tubul etambou ;
5.După acționarea agregatelor de circulaț ie :
-articulată;
-independentă;
-mixtă;
6.După presiunea de saturaț ie a agentului de ră cire:
-la presiunea atmosferică ( sub 100 grade) ;
-mai mari decât presiunea atmosferică ( î n func ție de temperatura de ră cire)

3.2.1. Sistemul de ră cire cu apa de mare

Sistemul de răcire cu apă de mare este utilizat pentru ră cire: pentru răcitorul de ulei
al motorului principal , răcitorul sistemului de ră cire cilindrii și răcitorul de aer pentru baleiaj,
și pentru răcitorul de ulei pentru axa cu came, în cazul în care este montată.
Capacitat ea pompei de apă de mare se bazează pe temperatura evacuat ă a apei de
mare, aceasta fiind maxim 50 ° C, după trecerea p rin răcitoare – cu o temperatură de intrare de
maxim 32 ° C ( condiții tropicale ) , adică o creștere maximă a temperaturii de 18 ° C .
Valvulele situate în sistem, montate pentru a regla distribuția debitului de apă de răcire
au în componenta lor scale gradate .
Răcitoarele legate între ele în cadrul sistemul au rolul de a realiza :
• Cea mai scăz ută temperatură de intrare a apei de răcire posibilă în răcitorul de ulei de
lubrifiere, în scopul de a obține cel mai mic răcitor. Pe de altă parte , pentru a preveni
îngroșarea uleiul de lubrifiere datorită temperaturii scăzute, temperatura apei de intrare nu
trebuie să fie mai mică de 10 ° C.
• Cea mai scăzută temperatură de intrare a apei de răcire posibilă la răcitorul de aer de baleiaj
, pentru a păstra consumul de combustibil cât mai scăzut posibil .
Functionarea pe mare
Apa de mare este aspirată de pompa de apă de mare , prin două intrări separate sau
prize de fund , și pompat prin diferite răcitoare atât pentru motorul principal cât și pentru
generatoare.
Răcitoarele încorporate în sistem sunt răcitorul de ulei, răcitorul de aer de baleiaj, și un răcitor
pentru cilindrii comun.
Răcitorul (răcitoarele) de aer sunt alimentate direct de pompa de apă de mare și sunt ,
prin urmare, răcite cu cea mai rece apă dispon ibilă în sistem. Aceasta asigură cea mai mică

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
28
posibi lă temperatură a aerului de baleiaj , și, astfel, răcirea optimă este obținută cu cea mai
mare eficiență a motoarelor. Deoarece sistemul este răcit cu apă de mare , toate componentele
trebuie să fie realizate din materiale rezistente la apă de mare .
Cu atât motorul principal și unul sau mai multe motoare auxiliare în funcțiune, pompa
de apă de mare , alimentează cu apă de răci re toate răcitoarele și ajunge prin supapa de
reținere , poziția A , la motoarele auxiliare . Pompa de serviciu pe ntru port este inactivă .
Functionarea in port
În timpul funcționarii în port , când motorul principal este oprit , iar unul sau mai
multe motoare auxiliare sunt pornite, o pompă de serviciu port de apă de mare este pornită în
locul pompei ma ri.
Apa de mare este condusă de la pompă la motorul auxiliar ( motoarele) , prin răcitorul
comun pentru cilindrii, și este împărțită în două șiruri prin supapa termostatică , fie pentru
recirculare, fie pentru evacuarea peste bord.

Fig.3.1 Sistemul de răcire cu apă de mare

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
29
3.2.2. Instalația generală de răcire cu apă de mare
Pompele de răcire aspiră apă de mare din magistrala care unește prizele Kingstone.
Tubulatura magistrală se conectează cu fiecare priză de ambarcare prin intermediul valvulei
de separație a filtrului și a valvulei Kingstone. Curățirea prizei se realizează în timpul
exploatării cu ajutorul aerului sub presiune ( 3 – 6 [bar] ) sau a aburului ( în ape foarte reci )
de joasă pres iune. Atât priză cât și filtrele trebuie să fie prevăzute cu tubulaturi de aerisire
până la nivelul punții principale. În sistemele de răcire debitează de regulă 2 pompe de debit
mare și după caz pompă de serviciu corp. Aceste pompe sunt acționate independ ent dar sunt și
soluții constructive cu pompe articulate ( la motoarele auxiliare) .
Motorul principal este deservit de una din pompele de circulație , care în timpul
marșului poate alimenta și celelalte circuite de răcire . Pompa de circulație apă de mare este
conectată prin valvula cu reținere și la sorbul de avarie.
Circuitul de apă de mare este compus din două grupuri de consumatori principali:
– răcitoarele aerului de baleiaj ( din care se ramifică o tubulatură spre condensorul
generatorului de apă tehnică) ;
– răcitoarele de ulei , pistoane , cilindrii , apă de răcire turbine (circuitul deschis).
Aceste 2 fluxuri principale ale circuitului de răcire cu apă de mare se unesc în
tubulatura comună de refulare peste bord, de unde prin valvula termoregulatoare ajunge la
clapetul de bordaj. În cazul navigației prin ape foarte reci o parte din apa de mare este
recirculată prin tubulatura apei de amestec la aspirația pompelor d e circulație . Se evită în
acest mod blocarea prin îngheț a circuitului, tensiunile termice în răcitoare și funcționarea în
suprasarcină a pompelor.
Sensul parcurs de apa de mare în ră citoare este de regulă ulei – pistoane – cilindrii ,
adică în sensul creșterii gradientului de temperatura a circuitelor închise. Reglarea debitul de
apă pentru fiecare grup de răcito are se realizează cu valvule b y-pass.
În timpul stationarii navei funcți oneză pompa de serviciu port , cu un debit mai mic
dar capabil să satisfacă cererea de agent de răcire pentru instalațiile energetice în funcțiune .
Din circuitul principal de apă de mare sunt alimentate ( în marș) și o serie de
consumatori auxiliari: comp resoare, instalația frigorifică și de aer condiționat , răcitoarele
motoarelor auxiliare , lagărele liniei axiale , tubul etambou , etc…. .

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
30
3.2.3. Sistemul de ră cire central
Sistemul de răcir e central este caracterizat având doar un singu r schimbător de
căldură răcit cu apă de mare , și celelalte răcitoare, inclusiv răcitorul pentru cilindrii, la care
răcirea se face cu ajutorul sistemul de joasă temperatura de apă dulce ( FW – LT ) .
În scopul de a preveni o temperatura pre a ridicată a aerului de baleiaj, temperatura la
care a fost proietat răcitorul sistemului FW – LT este în mod normal de 36 ° C ,
corespunzătoare unei temperaturi maxime a apei de mare de 32 ° C .
Se recomandă menținerea temperaturii apei de ră cire la intrare în răcitorul aerului de
baleiaj cât mai scăzută posibil. Această înseamnă că temperatura valvulei de comandă în
circuitul FW – LT trebuie să fie setată la minim 10 ° C , Prin această valvulă apa este aruncată
peste bord atunci când temperat ura este mai mare de 10 ° C .

Fig.3.2 Sistemul central de răcire

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
31
Functionare pe mare
Pompa de răcire cu apă de mare alimentează din priza de fund răcitorul central, și
totodată aruncă apă peste bord.
Pe partea de apă d ulce , pompa centrală de ră cire circulă apa dulce cu temperatură
scăzută într -un circuit de răcire , și direct prin răcitorul uleiului de ungere al motorului
principal, al motoarelor auxiliare și prin răcitorul aerului de baleiaj.
Sistemul de răcire al cilindrilor pentru motoarele a uxiliare este echipat cu pompe
articulate (acționate cu motor) pe motor și un sistem by -pass integrat în sistemu l de răcire de
joasă temperatură .
Sistemul de răcire cilindrii al motorului principal are un circuit independent cu o
pompă de cilindrii, care circulă apă de răcire prin motorul principal spre generator de apă
dulce , și răcitorul de cilindrii.
Valvula cu 3 cai controlată termostatic, la ieșirea din răcitorul de cilindrii, amestecă
apă r ăcita cu cea neră cită pentru a menține o temperatură de ieși re a apei de 80 -85 ° C, de la
motorul principal.

Functionarea in port
În timpul funcționarii în port , când motorul principal este oprit , iar unul sau mai
multe generatoare sunt în funcțiune, valvulele A sunt închise și valvulele B sunt deschise .
O mică pompă de apă centrală , va circula necesarul flux de apă pentru răcitorul de
aer , răcitorul de ulei, și răcitorul de cilindrii pentru motoarele auxiliare.
Motorul principal și generatoarele oprite sunt preîncălzite .

3.2.4. Instalația de ră cire cilindrii
Compon entele principale ale instalației de răcire cilindrii ( instalație care pe același circuit
răcește chiuloasele , clapeț ii de ev acuare sau supapele de distribuție și eventual turbinele dacă
nu au sistem de ră cire separat ) sunt :
-pompe de circulaț ie ;
-schimbătoare de căldură ;
-încălzitoare ;
-filtre ;
-tanc de expansiune ;

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
32
-tubulaturi ;
-armături de închidere ș i reglaj ;
-aparatură de protecție ș i control ;

Sistemul de ră cire cilindrii este utilizat pent ru răcirea cilindrilor ,capacelor
cilindrilor și supapele de evacuare ale motorului principal și încălzirea conductelor de drenare
(scurgere) combustibil.
Pompa de apă pentru cilindrii trage apă de la ieșirea din răcitor și o livrează în
motor. La intrarea în răcitorul de cili ndrii este valvula de reglare și control termostatică , cu
un senzor la ieșirea apei de răcire a motorului , care păstrează apa de răcire la ieșirea din
motor la o temperatură de 76 -80 ° C .
Apa de răcire a cilindrilor motoru lui trebuie să fie tratată cu atenție , întreținută și
monitorizată , astfel încât să se evite coroziunea, cavitația. Se recomandă instalarea unui
preîncălzitor dacă preîncălzirea nu este disponibilă de la sistemul de răcire cilindrii al
motoarelor auxiliare.
Conducta de aerisire din vasul de expansiune trebuie să se termine chiar sub cel mai
scăzut nivel de apă , precum și rezervorul trebuie să fie localizat la cel puțin 5 m deasupra
conduct ei de evacuare a apei din motor .
Generatorul de apă dulce , dacă este instalat , poate fi conectat la sistemul de apă de
mare, în cazul în care generatorul nu are o pompă separată de apă de răcire . Generatorul
trebuie să fie cuplat on/off încet , pe o perioada de cel puțin 15 min ute , până cand se
încălzeș te apa la 50 -55 grade.
Functionare pe mare
O galerie de ocol integrată în generatoare asigură o constantă temperatură de 80 ° C
la ieșirea din acestea.
Există un rezervor de expansiune comun , pentru motorul principal și generatoare . Pentru a
preveni acumul area de aer în sistemul de raci re cilindrii , un rezervor de zaerare , urmează să
fie instalat .
Se introduce un dispozitiv de alarmă între tancul de aerisire și vasul de expansiune ,
astfel încât echipaj ul poate fi avertizat în cazul în care excesul de aer sau de gaz este eliberat ,
deoarece acest lucru semnalează o defecți une a le componentelor motorului .

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
33
Functionare in port
Motorul principal este preîncălzit prin utilizarea de apă caldă de la
generatoare . În funcție de dimensiunea motorului principal și a generatoarelor un
preîncălzitor suplimentar poate fi necesar.
Acest preîncălzitor este pus în funcțiune prin închiderea valvulei A și deschiderea
valvulei B. Deschider ea valvulelor A și B va schimba direcția de curgere , iar apa va fi acum
circulată de către pompele acționate de motoarele auxiliare .
Din generatoare , apa curge prin valva B în mod direct la orificiul de ieșire al apei de
cilindrii a motorului principal . Când apa părăsește motorul principal , prin orificiul de intrare
la cilindrii , aceasta curge spre valvula termostratica cu 3 cai.
Deoarece senzorul de temperatura al supapei în aceast mod de operare este de
măsurare într – un sens non – curgere, supapa va conduce cea mai mare parte a apei la răcitorul
de cilindrii.
În galeria de ocol a generatoarelor se va asigura o temperatură constantă de 80 ° C la
ieșire, motorul principal va fi preîncălzit , și generatoarele în stand -by pot fi , de asemenea,
preîncălzite prin deschiderea supapelor F3 și F1 .

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
34

Fig. 3.3 . Sistemul de răcire cilindrii

3.3.Componentele sistemelor de ră cire :
Sistemele de ră cire sunt instala ții complexe care conț in foarte multe componente ,
dintre care se vor prezenta doar cele importante :
-Pompe ;
-Schimbătoare de Căldură ;
-Filtre ;
-Rezervoare ;
-Prize de Fund ;
-Elemente de reglaj ;

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
35
3.3.1.Pompe
La instalațiile de răcire cu apă se folosesc pompe centrifuge a căror turație este de
1500 rot/min, ș i care a u un randament mare , durată și siguranță mare de utilizare ,greutatea și
masa reduse și o construcție relativ simplă . Pompele centrifuge au însă înăltimi de aspirație
reduse , î n special dac ă agentul vehiculat are temperatura înaltă , de aceea sunt neces are
anumite mă suri speciale astfel inca t sistemul sa nu deza morseze . În consecint ă , majorita tea
pompelor centrifuge lucrează de cele mai multe ori imersate .
Pompele motoarelor mari sunt antrenate de motoare electrice de acționare , în consecință ,
depe ndența debitului și a presiunii de refulare față de turația motorului este anulată . Pompele
de răcire articulate pe motoare au regimul de lucru dependent de turația motorului și, in
consecință , va fi necesar ca și coeficienții de majorare de debit să fie foarte mari, astfel încât
să asigure o bună răcire la orice regim de funcționare al motorului.
Pompele centrifuge se caracterizează prin aceea că nu sunt autoamorsabile.
Pentru amorsarea acestora este necesară dotarea cu dispozitive de aspirare a aerului din corpul
pompei și tubulatură de aspirație cu condi ția ca refularea acesteia în acest timp, să fie etanșă .

Fig. 3.4 . Pompa centrifugă

3.3.2 Schimbătoarele de căldură

În sistemele de răcire se folosesc schimbătoare de căldură de tipul prin suprafață, cu
țevi sau cu plăci. După modul cum sunt cuplate în instalație, în serie sau în paralel, acestea
vor modifica rezistența hidraulică a instalației cu influențe asupra carac teristicii de debit a

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
36
pompei. Cuplarea în serie a schimbătoarelor de căldură mărește rezistență hidraulică a
traseului, prin urmare crește și puterea pentru acționarea pompei. La cuplarea în paralel a
schimbătoarelor rezistența hidraulică se micșorează, ia r debitul pompei sensibil crește.

Schimbător de căldură cu placi
Schimbătoarele de căldură cu plăci sunt aparate în care transferul termic se realizează
prin intermediul unei suprafețe metalice care constituie peretele despărțitor dintre agenții
termodinamici de lucru.

Construcția schimbătorului de căldură

Fig. 3.5 Schimbător de căldură cu plă ci

1-șina;
2, 6-plăci de presiune;
3, 5-plăci de capat;
6-pachet de plă ci;
7-tirant.
Funcționare

Funcționarea SCP -urilor se bazează pe transferul indirect de căldură între cei doi
agenți termici prin intermediul plăcii schimbătoare de căldură care nu permite amestecarea
agenților de lucru.
Pentru a caracteriza funcționarea unui SCP, este necesar să s e cunoască:
• debitele agenților termici primar și secundar, care determină racordurile de legătură la
schimbător și limitează (inferior și superior) dimensiunile plăcilor (în cazul schimbătoarelor
cu plăci și garnituri);
• numărul unităților de transfer ( NUT) care se definește atât pentru fluidul cald, cât și pentru
cel rece. Mărimea ”NUT” este un parametru adimensiona l ce caracterizează posibilită țile de

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
37
transfer de căldură ale aparatului și are semnificația de „lungime termică” parcursă de fluid în
apara t ;
• pierderea de presiune, care în general, este impusă de către utilizator.
Buna funcționare a SCP -urilor este dependentă, în mare măsură, de modul în care sunt
întreținute, deoarece în timpul funcționării, pe suprafețele plăcilor se pot depune diferit e
suspensii, care în timp, pot forma o crustă ce va diminua procesul de transfer termic, va mări
nivelul pierderilor de presiune cu (30…50) % față d e cele admise, sau va favoriza apariția
coroziunii.
Pentru prevenirea acestei situații este necesar ca du pă încheierea fiecărui proces
tehnologic care se desfășoară în schimbător, acesta să fie spălat cu apă fierbinte sau soluții
chimice adecvate care să circule în contracurent față de sensul normal de curgere a agenților
termici din aparat; apoi trebuie să f ie clătit cu apă rece din abundență, ceea ce va conduce
implicit la menținerea performanțelor aparatului și la mărirea duratei de viață a acestuia .

3.3.3 Filtre

Filtrele utilizate în instalațiile de răcire au ca scop reținerea corpurilor solide aspirate
în mod deosebit prin prizele de fund și a nămolului. O atenție deosebită trebuie acordată
filtrelor din instalațiile care utilizează pompe cu piston, acestea fiind mult mai sensibile ca
pompele centrifuge, motiv pentru care sunt mai puțin utilizate.

Fig. 3.6 . Filt ru Fig. 3.7 . Dezaerator

3.3.4 Rezervoare
Rezervoarele din instalațiile de răcire pot fi:
 tancuri de compensă, în instalația de răcire cilindri;

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
38
 tancuri de circulație, la celelalte;
Indiferent de tipul lor, aceste tancuri sunt prevăzute cu:
 diafragme pentru liniștire și decantarea produșilor insolubili;
 sticle de nivel;
 tubulatură de preaplin prevăzută cu vizor;
 tubulatură și valvule pentru purjarea de fund, suprafață și golire;
 tubulatură de aeris ire;
 tubulatură de umplere, prevăzută în unele cazuri și cu flotor de închidere;
 tubulatură de legătură cu tacul de tratare chimică;
 semnalizatoare cu flotor de nivel maxim și minim;
Rezervoarele se amplasează la o înălțime de 0.5 2 m față de cel mai îna lt punct din
instalație pentru a menține instalația sub presiune și a preveni dezamorsarea pompelor și
pătrunderea aerului în instalație. Volumul lor se calculează în funcție de numărul de
recirculări și volumul de lichid. Volumul de lichid din tancurile d e expansiune este de
0.120.25 l/kW și poate reprezenta 10 20% din volumul existent în sistem. Volumul tancului
de compensă se admite cu 30% mai mare decât volumul de lichid.
Un tip mai deosebit de rezervor este tancul dezaerator, care are rolul de a elimi na aerul din
instalația de răcire cilindri și ca re este prezentat în figura 3.7 .

3.3.5 Prizele de fund

Acestea sunt sursele de apă de mare de la bordul navelor. Ele sunt construite sub
formă de chesoane în corpul navei și sunt prevăzute cu grătare de protecție în zona deschisă.
Sunt de două tipuri, în funcție de locul unde sunt amplasate:
 de fund, utilizate în ape adânci;
 de bordaj, utilizate în porturi și ape puțin adânci.
Poziționarea și organizarea prizelor de fund și a magistralei Kingsto n sunt prezentate
în figura 3.11 , unde:
1 caset ă de bordaj;
2 filtre de nămol;
3 aerisire;
4 tubula tură de curăța re, suflare cu abur;
5 tubulatură de curăța re; suflare cu aer comprimat (7 bar);

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
39
6 purjă, curăța re prize.

Fig. 3.8 . Priză de fund

3.3.6 Elemente de reglare

Elementele de reglare utilizate în sistemele de răcire sunt destinate menținerii
temperaturii la un nivel optim stabilit indiferent de condițiile de exploatare. Cele mai utilizate
metode sunt:
a) varierea debitului de fluid din sistem, care se realizează:
-utilizând o tubulatură de retur montată în paralel cu pompa, controlată de o valvulă, cu
care se reglează cantitatea de fluid ce revine în aspirația pompei;
b)modificând rezistențele hidraulice în instalație, prin acționarea unor valvule de pe
circuit;
-varierea debitului de fluid ce trece prin răcitor cu ajutorul unei valvule (termoregulatoare)
cu trei căi, varianta cea mai utilizată;
c)combinat, când variațiile au o plajă foarte largă.

Sistemele moderne realizează reglarea temperaturii p ereților cămășii și fundului
chiulasei în funcție de sarcină, modificând traseul de răcire, utilizând trasee de by -pass.
Acestea intră în funcțiune la sarcini reduse, când reduc cantitatea de fluid de răcire din zona
gulerului, evitând în acest fel coroziu nea acidă și tensiunile termice din această zonă.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de ră cire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementului finit.
Capitolul III Ră cirea motoarelor
40

Fig. 3.9 . Element termosensibil
Valvula termoregulatoare este elementul central de automatizare din circuitul de
răcire. Ea poate fi comandată direct:
 manual;
 cu ajutorul un ui element termosensibil (fig. 3.9 .);
 cu ajutorul unei instalații de automatizare, care utilizează la intrare semnalul unui traductor
de temperatură, în funcție de care comandă pneumatic o valvulă cu trei căi .

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

41
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge
4.1.Date de proiectare:
Debitul Q 𝑄𝑝=100 [𝑚3
ℎ]
Sarcina H = 15 [mcol𝐻2𝑂]

În unități SI debitul va căpăta valoarea Qs :
𝑄𝑠=𝑄𝑝
3600=0,0277 [𝑚3
𝑠]
g = 9,81 [ m/s²]
𝑃𝑢=𝜌·𝑔·𝑄𝑠·𝐻·10−3 𝑘𝑊
𝑃𝑢=4,07 𝑘𝑊
Am ales motorul electric de antrenare al pompei cu:
𝑃𝑢=6,5 𝑘𝑊
Se alege turația pompei n în funcție de turația motorului electric de acționare:
n = 1450 [rot/min]
Se calculează turația specifică ns și turația caracteristică nq a pompei:
Densitatea apei este:
𝜌=1000 [𝑘𝑔
𝑚3]
𝑛𝑞=𝑛· 𝑄𝑠
𝐻3
4=31,670 𝑟𝑜𝑡
𝑚𝑖𝑛
𝑛𝑠=𝑛𝑞· 𝜌
102=96,162 𝑟𝑜𝑡
𝑚𝑖𝑛
Pe baza nomogramelor din îndrumarul de proiectare se estimează randamentul pompei
și coeficientul de presiune :
𝜂=0,79
𝜓=2
𝑛𝑞5=1,90
4.2.Determinarea diametrului exterior al rotorului

Pentru a putea calcula diametrul exterior al rotorului pompei (D2) se determină
energia specifică Y ce trebuie dezvoltată de pompă :

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

42
𝑌=𝑔·𝐻=147 ,15 𝐽
𝑘𝑔
𝐷2=60000 2 𝑌
𝜓
3,14·𝑛=219 ,653 [𝑚𝑚]
Diametrul exterior al rotorului se va normaliza la valoarea de 2 00 mm
𝐷2=200 [𝑚𝑚]
Determinarea puterii de acționare a electromotorului de antrenare
𝑃=𝜌·𝑄𝑠·𝑌
𝜂·1000=5,15 𝑘𝑊 =>𝑃=6,5 𝑘𝑊
4.3 Determinarea momentului de torsiune rezistent la axul pompei

𝜔=3,14·𝑛
30=>𝜔=151 ,76 [𝑟𝑎𝑑
𝑠𝑒𝑐]
𝑀𝑡=1000·𝑃
𝜔=>𝑀𝑡=42,83 [𝑁
𝑚]
Pe baza determinării valorii momentului de torsiune rezistent la ax și a alegerii
materialului pentru ax ca fiind OLC45 cu tensiunea admisibilă intre 40 si 60 N/mm2
𝜏𝑎𝑡=45 [𝑁
𝑚𝑚2]
𝑑= 16 𝑀𝑡 103
3,14·𝜏𝑎𝑡3
=>𝑑=16,926 [𝑚𝑚]

4.4 Dimensionarea axului:
𝑑𝑎𝑥=𝑎 𝑃
𝑛3
[𝑚]
Predimensionarea arborelui la torsiune :
Se alege coeficientul pentru rotor montat în consolă pe arbore , a ,ca fiind între
130…160.
a = 145
𝑑𝑎=𝑎 𝑃𝑢
𝑛3
= 𝑚 =>𝑑𝑎=20,4 [𝑚𝑚]
Ținând seama de canalul de pană se alege diametrul axului ca fiind 20 mm.

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

43
4.4 Dimensionarea butucului:
db=(1,2
 1,25)d ax [m]; 𝑑𝑏=1,2·𝑑𝑎=>𝑑𝑏=24 [𝑚𝑚]
Se estimează pe baza relațiilor din literatura de specialitate randamentul volumic al
pompei centrifuge 𝜂𝑣 :
𝜂𝑣=1
1+0,68
𝑛𝑞2/3 =>𝜂𝑣=0,93
Pe baza estimării randamentului volumic se poate determina debitul de calcul Qc :
𝑄𝑐=𝑄𝑠
𝜂𝑣=0,0277
0,93=0,029 [𝑚3
𝑠]
În vederea determinării gurii de aspirație Do se determină viteza axială de intrare a
apei în rotor, Ca :
𝑐𝑎=2·10−2·𝑛𝑞2/3· 2𝑌=>𝑐𝑎=2·9,78·17,15
100=3,35 [𝑚
𝑠]
𝐷0= 𝑑𝑏2+4·𝑄𝑐·106
3,14·𝑐𝑎=>𝐷0=107 ,72 [𝑚𝑚]
Se alege Do :
𝐷0=110 [𝑚𝑚]
Diametrul cercului pe care se găsesc muchiile de intrare:
D1=D 0 + (2
 10) [mm];
𝐷1=1,1 𝐷0=>𝐷1=118 ,49 [𝑚𝑚]
𝐷1=120 [𝑚𝑚]

Se calculează vitezele radiale ale apei la ieșirea din rotor : cm1, cm2
𝑘𝑚1=0,15 𝑘𝑚2=0,13
𝑐𝑚1=𝑘𝑚1· 2𝑌=>𝑐𝑚1=0,15·17,15=2,572 [𝑚
𝑠]
𝑐𝑚2=𝑘𝑚2· 2𝑌=>𝑐𝑚2=0,13·17,15=2,275 [𝑚
𝑠]
Cu aplicarea corecțiilor de neuniformitate a debitului la intrarea și respectiv ieșirea
vanei de fluid în și din rotor ∅1 =(1.2 -1.15) si ∅2=(1.05 -1.1) se calculează grosimea
paleților la razele r1 și respectiv pe exteriorul rotorului r2.
∅1=1,18 ∅2=1,09

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

44
𝑏1=𝑄𝑐·∅1
3,14·𝐷1·𝑐𝑚1·10−3=>𝑏1=0,034
0,969=0,032 𝑚
𝑏2=𝑄𝑐·∅2
3,14·𝐷2·𝑐𝑚2·10−3=>𝑏2=0,031
1,345=0,017 𝑚
Pentru determinarea unghiurilor de așezare a paleților rotorului se va calcula mai întâi
viteza tangențiala la intrarea apei, u1 :
𝑢1=3,14·𝐷1·𝑛·10−3
60=>𝑢1=9,106 𝑚/𝑠
𝛽11=atan 𝑐𝑚1
𝑢1 =>𝛽11=0,282 [𝑟𝑎𝑑]
𝛽1𝑟=𝛽11·180
3,14=>𝛽1𝑟=16,16 [𝑑𝑒𝑔]
Corecția de incidenta este : 𝑖=6
Unghiul profilului la intrare în raport cu tangenta la coardă :
𝛽1=𝛽1𝑟+𝑖=>𝛽1= 16,16+6=22,16 [𝑑𝑒𝑔]
Unghiul de ieșire se alege din condiția ieșirii jetului fără șocuri în carcasa spirală și
conform literaturii de specialitate pentru turația specifică a pompei din tema de proiect 𝛽2
=28 grade
𝛽2=28 [𝑑𝑒𝑔]
Tot pe baze statistice în funcție de rapiditatea pompei se alege grosimea profilului
paletului 𝛿 = 4 mm si numărul de pale z = 8
𝛿=4 𝑚𝑚 𝑧=8
Se verifică veridicitatea calculului realizat pe baza estimării coeficienților de
contracție ai debitului :
𝑡1=3,14·𝐷1
𝑧=>𝑡1=3,14·15,00=47,10 𝑚𝑚
𝑡2=3,14·𝐷2
𝑧=>𝑡2=3,14·35,62=111 ,86 𝑚𝑚
𝜎1=𝛿
sin 𝛽13,14
180 =>𝜎1=4
0,386=10,36
𝜎2=𝛿
sin 𝛽23,14
180 =>𝜎2=8,51
∅1𝑐=𝑡1
𝑡1−𝜎1=>∅1𝑐=1,281

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

45
∅2𝑐=𝑡2
𝑡2−𝜎2=>∅2𝑐=1,082
Calculul este considerat ca fiind bun dacă eroarea este sub 5%
𝜀1=∅1−∅1𝑐
100=>𝜀1=−10,1·10−4
𝜀2=∅2−∅2𝑐
100=>𝜀2=8·10−5
Se observă că erorile sunt suficient de mici pentru a nu se relua calculul iterativ a
înălțimii paleților b1 și b2.
Se recalculează coeficientul de presiune , 𝜓𝑟:
𝜓𝑟=0,68+0,6·sin 𝛽23,14
180 =>𝜓𝑟=0,685
Calculul momentului static al rotorului:
𝑆=𝐷22−𝐷12
4
2=>𝑆=8,000· 103 [𝑚𝑚2]
Calculul coe ficientului ce ia în considerare turbionarea apei între paleți , 𝜇 și numărul
finit de pale, p.
𝑝=𝜓𝑟·𝐷22
4·𝑧·𝑆=>𝑝= 0,209
𝜇=1
1+𝑝=>𝜇= 0,827

Calculul randamentului hidraulic:
𝜂ℎ=1−0,42
𝑙𝑜𝑔 4000 𝑄𝑠
𝑛 1
3 −0,172 2=>𝜂ℎ=1−0,42
1,85=1−0,227 =0,773
Calculul energiei specifice teoretice:
𝑌𝑡=𝑌
𝜇·𝜂ℎ=>𝑌𝑡=230 ,281 [𝐽
𝑘𝑔]
Calculul vitezei tangențiale periferice u2:
𝑢2=3,14·𝐷2·𝑛·10−3
60=>𝑢2=21,247 𝑚/𝑠

Calculul vitezei relative , 𝑐𝑢2:
𝑐𝑢2=𝑌𝑡
𝑢2=10,83 𝑚
𝑠

Navă de tip tanc petrolier de 50 000tdw. Influenț ele temperaturii mediului ambiant asupra instalației de răcire a
motorului de propulsie folosind programe de calcul bazate pe teoria elementu lui finit.
Capitolul IV Proiectarea pompei centrifuge

46
Calculul vitezei radiale , 𝑐𝑚2𝑟:
𝑐𝑚2𝑟= 𝑢2−𝑐𝑢2 ·tan 𝛽23,14
180 =>𝑐𝑚2𝑟=8,879 [𝑚
𝑠]
Recalcularea înălțimii paletului la ieșirea apei din rotor, b2:
𝑏2𝑟=𝑄𝑐·∅2𝑐·106
3,14·𝐷2·𝑐𝑚2=>𝑏2𝑟=15,687 [𝑚𝑚]
Se norma lizează înălțimea paletului la 16 mm
𝑏2𝑟=16 [𝑚𝑚]

4.6 Trasarea profilului palei rotorice:

Pentru trasarea profilului palei rotorice trebuie calculate razele cercurilor, după cum
urmează:
– Raza cercului ce definește curbura palei R
– Raza cercului de divizare Ro care se împarte in z arce de cerc, punctele de diviziun e
reprezentând centrele cercurilor palelor rotorului pompei centrifuge.
𝑅=𝐷22−𝐷12
4 𝐷2cos 𝛽23,14
180 −𝐷1cos 𝛽13,14
180 =>𝑅=78400
4· 279−119 ,9 =123 ,1 [𝑚𝑚]
𝑅0= 𝐷12
4 +𝑅2−𝐷1·𝑅·cos 𝛽13,14
180 =>𝑅0= 18753 ,6−14772·0,99=>
𝑅0=64,25 [𝑚𝑚]