船舶冷却水系统地设计研究及指导Word格式文档下载.docx
《船舶冷却水系统地设计研究及指导Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《船舶冷却水系统地设计研究及指导Word格式文档下载.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
节省成本,替代方案的方式;
关键词:
将冷却水稳定可靠的输送到需要冷却的设备中:
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
目录
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,已有其他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),为使主机以外的其他机械设备均用淡水,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,高温水热交换器可以用低温淡水冷却(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,他的中央冷却器也
可以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。
返回目录
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
F列因素进行选择。
(1)低速柴油机的冷却水系统;
1)
2)
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。
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
通常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,而辅助柴油机和其他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:
目前凝析油轮,所有设备采用统一的中央板冷,并且高低温混流,要点是平衡主机和辅助设备之间的水量和出口水压)
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)其他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)需要另外配置其他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0K5万吨半潜船:
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;
OK海工船,中央冷却水系统0K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)
Q*C
其中:
温升/温降T-度(C)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:
确定流程图;
(或者是冷却系统流向图)
将主机及其他设备的已知参数输入流程图;
3)
输入环境参数;
(通常规格书定义的参数)
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(通常是板冷厂家计算),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,通常设置在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通常选在44C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;
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50C到55C。
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10C到15C
之间,具体以厂家指导文件为准。
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。
轴系中间轴承的热交换量取主机功率的0.5%-1.0%
海水温度32C(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36C(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
常用方案1
2X50%
3X50%
常用方案II
2X100%
常用方案III
2X50%,或者
1X100%
2X100%+1Xf亭泊
或2X100%变速
或2X50%+1X50/100液
速
2X100%+1X亭泊
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
通常,在常规冷却系统中多米用管壳式冷却器(也有部分米用板式冷却器),而在中央冷却系统中则采用板式冷却器,但是自流式冷却器为管壳式。
其他设备中的冷却器(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
船舶设计时通常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
通常,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
A1000*Qw
h*t*
其中A-管壳式冷却器冷却面积(m2)
Qw-热交换量(KW)
n-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,可以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:
t'
2t2
t'
t1t2
t1
2.31g*
1t2
t1T"
多数管壳式热交换器按照混合流设计,上述公式中:
t'
-被冷却介质出口温度(C)t'
-被冷却介质进口温度(C)t2-冷却介质出口温度(C)
ti-冷却介质进口温度(C)
△t也可以用其他公式计算:
2t'
it2ti
-被冷却介质进口温度(C)t'
-被冷却介质出口温度(C)t2-冷却介质进口温度(C)