船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计.pdf

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1、NAVALARCHITECTUREANDOCEANENGINEER／NG船舶与海洋工程2012年第2期(总第90期)船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计郑玄亮，刘喜卫，曾庆谦(上海佳豪船4~_r-程设计股份有限公司，上海200233)摘要：船舶轮机系统的热平衡计算关系到主机、发电机组、空调机组、制冷机组、空压机、中间轴承等诸多设备的正常运行以及冷却水泵和冷却器的设计选型。船舶中央冷却系统的热平衡计算过程繁琐，人工计算效率低、易出错。通过对船舶中央冷却系统的综合热平衡理论计算，按热力学基本原理编制开发了计算仿真程序。实践证明，该程序在辅助设计计算与设备选型中取得了良好效果。关键词：

2、船舶；中央冷却系统；热平衡计算；程序仿真中图分类号：U664．81十4文献标识码：A文章编号：2095．4069(2012)02．0042．05Abstract：Heatbalancecomputationofmarineenginesystemsisrelatedtothenormaloperationofvariousequir'mentssuchasthemainengines，generators，air-conditioningunits，coolingunits，aircompressors，intermediateshaRbearingsandthedesignsele

3、ctionofcoolingpumpsandcoolers．Heatbalancecomputationofmarinecentralcoolingsystemisverycomplicated，featuringloweficiencyduetomanualcalculationandeasytomakemistakes．Basedonthetheoreticalcomputationofglobalheatbalanceoftheshipcentralair-conditioningsystem，thenumericalsimulationprogramisdevelopedac

4、cordingtothebasicprinciplesofthermodynamics．Practicehasproventhattheprogramiseffectiveinhelpingwithdesigncomputationandequipmentselection．Keywords：ship；centralair-conditioning；heatbalancecomputation；numericalsimulation0引言动力装置是船舶的脏”，而冷却系统是船舶动力装置不可或缺的组成部分，用于冷却整个船舶发热部件，保证所有设备在适宜工况下正常工作，其主要作用为通过外部循

5、环介质冷却主要运转设备。船舶冷却系统设计具有一定的复杂性，合理地选择与设计冷却系统对船舶适航性、动力系统的维护与管理、船舶建造成本和营运成本等诸多方面将会产生深远的影响LlJ。国内已经有很多学者在船舶空调与冷却系统的应用领域做了很多研究工HJ。中央冷却系统作为一种新型的冷却系统在极大程度上减缓了系统腐蚀，并以其工况稳定而被广泛使用。该系统设立高温淡水系统、低温淡水系统和海水系统。其基本特点是循环系统使用不同的工作温度。3个系统中，高温淡水系统用于冷却主机，低温淡水系统用于冷却高温淡水和各种冷却器，海水系统则用来冷却低温淡水。中央冷却系统通过中央冷却器将海水和整个系统隔绝，从根本上缓解

6、了腐蚀问题，为现代大多数船舶设计中所采用。1船舶中央冷却系统中央冷却系统作为一种冷却形式应用于现代船舶始于2O世纪60年代[5,61。中央冷却系统设有高温淡水系统、低温淡水系统和海水系统。以某48O00dwt散货船独立式中央冷却系统设计为例分别阐述。第一作者简介：郑玄亮，男，工程师，1978年生。2010年获大连理工大学船舶工程学院工学博士学位，现从事船舶总体设计与研究工作。收稿日期：201卜09—20郑玄亮，等：船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计431．1高温淡水系统柴油机(主机)是船舶动力中一tl,，工作时相对稳定于高速运转状态。主机高速运转消耗燃油释放能量的同时，整套设备

7、的温度也随之升高，对于这些高温部位的冷却不能使用低温淡水，因为过大的温差会引发过大的热应力。运用高温淡水冷却系统的目的就是将温度差控制在适当的范围内。一般入口温度约为68~C，经过主机热交换后出口温度不超过8O℃，如图1所示。一-T上1IIlI●lf-●T●Jl海水冷却循环低温淡水冷却循环高温淡水冷却循环图1高温淡水系统1．2海水系统海水系统从舷外抽水至冷却系统，经中央冷却器对低温淡水进行冷却，如图2所示。该系统设置了低位海底阀和高位海底阀，用于不同的航行