船舶冷却水系统设计指导Word文件下载.docx
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这个可靠和稳定来源于几个参数：
稳定的压力，稳定的流量，稳定的温度，稳定的水质（这个水质包含化学成分稳定不结垢，物理成分稳定，极少气泡，气泡会影响热交换器的效率）
冷却水系统
1，范围
2，冷却水系统的基本形式
3，系统形式的选择
4，冷却水系统实例
5，中央冷却系统热平衡计算
6，冷却水系统的主要设备配置要点
7，制淡装置（造水机）
8，具有冰区航行船级符号船舶的冷却水系统特殊要求
9，海水进水阀操纵位置的要求
10，冷却水系统的温控阀
11，冷却水系统的节流孔板
12，冷却水系统的泵
13，冷却水系统的膨胀水箱
1，冷却水系统的基本形式
冷却水系统的基本形式见表1，
开式冷却水系统
闭式冷却水系统
常规冷却水系统
中央冷却水系统
混合式中央冷却水系统
独立式中央冷却水系统
自流式中央冷却水系统
混合式冷却水系统
注解：
（1），所谓开式和闭式冷却水系统是指柴油机本身冷却水系统而言。
开式系统是指柴油机本身直接用舷外海水或者江水冷却。
如今除江河小船之外，基本不采用开式系统。
海拖（海洋港口拖轮）还在使用海水直接冷却柴油机。
（潜在问题：
船内海水泄露，在与柴油机连接的弹性管配置不正确时容易出现，已有其它公司的海拖因为这个弹性管破裂造成沉船）
（2），在闭式系统中，柴油机是用淡水冷却，而淡水在经过热交换器用舷外水冷却。
这减少了对柴油机的腐蚀和对环境的污染，并提高了可靠性。
（3），为使主机以外的其它机械设备均用淡水，且用一个系统进行冷却，就形成中央冷却系统。
同时，若有部分设备单独用海水冷却，则称混合式冷却水系统。
（蒸汽货泵系统的真空冷凝器还在独立使用海水直接冷却）
（4），在柴油机的淡水冷却系统中，有高温水回路和低温水回路。
如采用高低温水的混合来调节参数，则属于混流式。
如高低温回路各自分开，则为独立式。
（5），在独立式中央冷却水系统中，高温水热交换器能够用低温淡水冷却（称为独立I型），高温水热交换器用海水冷却（称为独立II型）。
（6），在独立式中央冷却系统（I型）中，对某些船舶，她的中央冷却器也能够设计为用自流海水冷却（利用船舶航行的速度），这种称为自流式中央冷却系统。
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2，系统形式的选择；
对柴油机的冷却水系统形式，各柴油机制造厂都有规定和推荐（MAN和瓦锡兰机型多数在GUIDE指导文件内），设计时应按照厂商推荐的系统并考虑下列因素进行选择。
（1）低速柴油机的冷却水系统；
1）常规冷却水系统和中央冷却水系统均可选用，两种系统的优缺点对比见表2，船东，特别是大型航运公司，毫无例外选用中央冷却水系统。
出于效率，长期航运费用，常规维护都是极为有利的。
2）中央冷却系统中，基本推荐采用独立式中央冷却水系统（瓦锡兰的苏尔寿柴油机也有推荐采用混流式中央冷却水系统）。
独立式中央冷却水系统必须设置高温水冷却器，对高温水的调节比混流式稳定可靠。
3）对航速较高的集装箱船，船东提出或者经过与船东协商，可选用自流式中央冷却水系统，以进一步提高航行的经济性。
（2）中速柴油机的冷却系统
一般按照柴油制造厂的推荐系统进行设计。
大同小异，各个系列的柴油冷却系统各有特色。
大部分中速柴油机制造厂推荐的系统均为主机的中央冷却系统，同时为保证该系统完全符合预定要求，制造厂还能供应系统的附属设备（包含水泵，冷却器等）。
所推荐的系统中有混流式中央冷却水系统，也有独立式中央冷却水系统。
设计时必须符合柴油机制造厂的推荐系统。
（3）全船动力装置冷却水系统；
1）低速机动力装置：
a，常规冷却系统，除了为主机设置缸套淡水冷却泵，海水冷却泵；
另外需要为辅助柴油机、空压机、空调、冷藏、大气冷凝器、真空冷凝器等装置配置海水泵；
b，中央冷却系统，应设计成包括主机在内的整个动力装置的中央冷却水系统，所有设备均用淡水冷却，包括辅助柴油机、空压机、空调、冷藏、大气冷凝器、真空冷凝器等装置；
（如今因为真空冷凝器只是在装货卸货时开启，使用频率较低，故设置真空冷凝器为独立的海水冷却，降低淡水冷却的系统负荷和成本）
2）中速机动力装置：
a，主机采用制造厂推荐的独立的中央冷却水系统，而辅助柴油机和其它机械设备用各自的冷却系统（案例：
半潜船，主机独立一套，辅助设备独立一套，各自分开）b，包括主机在内的所有机械设备设计成整套中央冷却水系统，（案例：
当前凝析油轮，所有设备采用统一的中央板冷，而且高低温混流，要点是平衡主机和辅助设备之间的水量和出口水压）
表2
常规冷却系统
中央冷却系统
优点
（1）主机仅需设置两套冷却水泵，海水冷却泵，缸套水冷却泵；
（2）管路系统简单；
（3）初始投资较低
（1）用海水冷却的冷却器仅需一套（1只，或者2只）
（2）其它冷却器均用淡水冷却，材料要求低，因而价格低；
（3）需要耐腐蚀的海水管路短；
（4）、冷却器维修量小；
（5）传热效果好；
缺点
（1）所有冷却器都用海水冷却，因此维修量大；
（2）需要另外配置其它机械设备用的海水冷却泵；
（3）需要耐腐蚀的海水管路长；
（1）有3个冷却回路，因而需要设置3套冷却水泵；
海水冷却泵，低温水冷却泵，高温水冷却泵；
（2）初始投资高；
3，冷却水系统实例；
手上的实船案例：
同样的系统有细微的差别
TORM11.4万吨：
独立式中央冷却水系统；
OK
凝析油船：
混流式中央冷却水系统OK
5万吨半潜船：
分别独立式中央冷却水系统OK
HAFNIA75000（有发电机缸套水为主机停车暖缸）：
海工拖船：
直接海水冷却的系统；
海工船，中央冷却水系统OK
集装箱船；
自流式冷却水系统
4，中央冷却系统热平衡计算；
在初步热平衡计算之后，在中央板冷热交换功率和中央冷却水泵排量，主冷却海水泵排量理论值的基础上，按照规格书要求百分比的量进行订货。
（1）热平衡计算的基本公式（用于理论计算足够，这个阶段不用考虑系统的自然损失，把整个系统当成对外完全热绝缘）；
其中：
温升/温降-度（℃）
热交换量H–千卡（kcal）
介质流量Q–千克/小时（kg/h）
介质比热C–千卡/千克*开（kcal/kg*k）
单位换算常数：
1kW=860kcal/h
淡水密度1000kg/m3
海水密度1025kg/m3
这个公式用于热平衡计算的总表格，属于理论计算。
（2）计算步骤，冷却系统形式确定后，需要进行热平衡计算。
步骤如下：
1）确定流程图；
（或者是冷却系统流向图）
2）将主机及其它设备的已知参数输入流程图；
3）输入环境参数；
（一般规格书定义的参数）
4）进行第一次预算，初步确定其余参数；
5）初步确定配套设备的规格；
6）由中央冷却制造厂进行详细设计（一般是板冷厂家计算），最终确定冷却器等配套设备的规格；
对于中央板冷的污垢系数看规格书要求，一般设置在15%；
7）注意：
因为海水在温度上升时，盐析现象加重，为避免过快的盐析，板冷的海水出口计算温度一般选在44℃及以下。
（3）计算实例；
（计划采用现有船型：
凝析油船）
（4）计算要点；
1）各个关键点的温度值选择：
需要控制中央板冷海水出口的温度防止盐析发生，盐析温度范围在50℃到55℃。
另，为了机械部件冷却热应力正常，柴油机的淡水进出口温差控制在10℃到15℃之间，具体以厂家指导文件为准。
2）主机及各机械设备的热交换量及冷却水流量可按照设备厂家规定。
3）轴系中间轴承的热交换量取主机功率的0.5%-1.0%。
4）海水温度32℃（除非规格书另外指定，或者有专门的冬季工况要求），低温冷却淡水温度为36℃（除非主机厂家有特殊要求，MAN机指导文件建议实际调试尽可能低）。
5）中央冷却器，海水冷却泵及低温淡水冷却泵的配置有几种方案，见表：
中央冷却器
海水冷却泵
低温淡水冷却泵
常见方案I
2X50%
3X50%
常见方案II
2X100%
常见方案III
2X50%，或者1X100%
2X100%+1X停泊
或2X100%变速
或2X50%+1X50/100%变速
注意：
变速泵因价格问题较贵，除非船东指定，船厂一般不做推荐。
5，冷却水系统的主要设备配置要点
（1）冷却器
一般，在常规冷却系统中多采用管壳式冷却器（也有部分采用板式冷却器），而在中央冷却系统中则采用板式冷却器，可是自流式冷却器为管壳式。
其它设备中的冷却器（如齿轮箱滑油冷却器，大气冷凝器，制冷机组冷凝器等）均采用管壳式。
1）板式冷却器
船舶设计时一般由板式冷却器厂家对其进行计算和选型（板数，流动形式，阻力，液泵所需功率等）。
由于所选的板数，流动形式与液流阻力、所需液泵的功率有密切关系，而板数多少与价格相关，阻力大小影响营运费用，故此用户向板冷制造厂家提供有关参数（发热交换量，进出口参数，介质流量）后，制造厂有责任进行计算并作出最佳选择，然后交给设计部门和船厂认可。
对冷却介质为海水的板式冷却器，板材为钛合金。
而非海水则用不锈钢AISI316（AmericanIronandSteelInstitute）.
2）管壳式冷却器
一般，由该设备制造厂进行计算，选型（流向）。
但在估算冷却面积时可用下述公式
其中A–管壳式冷却器冷却面积（m2）
QW–热交换量（KW）
η–清洁系数（另称污垢系数）0.85-0.9
h–传热系数（W/m2*K）
对淡水冷却器h=3500-4000
对滑油冷却器h=256-410
对各个管壳式冷却器厂家来说，h的数值不同，能够用最终结果和系统参数反推厂家的h系数。
△t–对数平均温差（K），计算公式如下：
多数管壳式热交换器按照混合流设计，上述公式中：
t’1–被冷却介质出口温度（℃）
t’2–被冷却介质进口温度（℃）
t2–冷却介质出口温度（℃）
t1–冷却介质进口温度（℃）
△t也能够用其它公式计算：
t’1–被冷却介质进口温度（℃）
t’2–被冷却介质出口温度（℃）
t2–冷却介质进口温度（℃）
t1–冷却介质出口温度（℃）
（2）冷却水泵
1）对常规冷却系统，不论海水冷却泵，低温淡水冷却泵，高温淡水冷却泵均以1+1形式配置，即一台常见，一台备用。
2）对中央冷却系统，冷却水泵的配置见前表格。
（3）缸套水预热器
缸套水预热器可用蒸汽（有辅助锅
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