船舶中央冷却系统的热力计算数学模型
船舶中央冷却系统的管路水力计算模型

− K1 K1 + K 2 − K2
− K4 − K2 K2 + K3 + K6 − K3 − K6 − K3 K3 + K 4
− K5
H 1 0 H 0 2 H 3 = 0 − K6 H 4 0 0 K5 + K6 H 5
3 结论
随着柴油机动力装置设计水平的整体进步,对船舶冷却 系统的设计要求也越来越高,冷却系统的设计须建立在科学 计算的基础之上。本文提出采用虚拟阻抗法,利用有限元法 建立系统管网的水力计算模型,可以解决模型的通用性和实 用性问题。运用建立的数学模型可以对已有系统管网运行状 况进行验证,也可以在系统设计时用于系统元件 (如调节阀) 选型和系统优化。但应用于实际冷却系统时,由于阻力元件 阻力系数一般为经验数据,这会影响运用模型计算的精确 性,这一问题尚有待研究。
∑Q
i= 1
m i
= Cm
[收稿日期 ]2003-01-5 [作者简介 ]尹自斌( 1971-) ,男,在读博士,从事现代轮机管理工程研究。
52
m
ò 世
界
海
运 ò
第 26 卷
式中: Qi 为单元 i 连接于节点 m 的节点流量, Cm 为输入 该节点的流量(若是消耗则为负值) 。 2.2 系统管路水力计算模型的建立 1)不含泵元件单元的单元方程 图 1 所示,Qi 为单元 i 连接节点 k 的节点流量,Qi 为 单元 i 连接节点 j 的节点流量,规定从节点流出流量为正, 流入为负; H i 、 H i 为连接单元 i 的节点 k 和 j 的总水头。 令单元阻力损失系数为 Si ,则有:
中央冷却系统讲解

大连海事大学毕业论文Array二○一二年八月船舶中央冷却系统简介专业班级:船舶与海洋工程*名:***指导教师:***继续教育学院内容摘要现代柴油机船舶动力装置普遍采用中央冷却系统,对主柴油机和其他辅助设备进行冷却,以保证装置安全可靠地工作.冷却系统是保证船舶动力装置安全可靠运行的动力系统之一,其作用是冷却动力装置中的柴油机组和各种辅助设备以及需要冷却的其他配套装置,使整个动力装置系统设备得到稳定、可靠、合理的冷却,以保证在有效的工作范围内正常工作。
近年来,舰船对海水系统防腐防漏的要求越来越高,中央冷却系统与海水接触的管路和附件相对较少,其总体防腐蚀性能有望改善,采用中央冷却系统将成为舰船冷却系统设计的一个发展方向。
而对综合电力推进舰船而言,由于需要冷却的设备多、布置比较分散,工况又比较复杂,中央冷却系统采用自动控制,可以显著提高其运行的可靠性和节能效果,并且可与综合电力推进系统整体高自动化水平相适应。
中央冷却系统及其控制技术的研发对提高舰船机舱自动化水平和开拓动力保障系统的完善设计大有裨益。
2中央冷却系统的特点和设计理念以采用综合电力推进系统的某型舰船为例,其中冷却系统具有如下特点: (l)在航行和动力定位工况下共用一套供电系统,推进装置供电和日常低压配电均由中压电网来提供。
中央冷却系统除了需对分设在前后机舱的多台柴油发电机组进行冷却外,还要对变压器、变频器、推进装置进行有效冷却,在国外,现在许多新造的海船都采用中央冷却系统;在国内,为国外船东建造的船舶,按照船东的要求也全都采用这种系统。
用中央冷却系统取代传统冷却系统当前已成为必然的趋势,可见中央冷却的重要性。
An analysis of distribution of water flow incentral cooling system on board “ship of future”SUN Pei-ting,HUANG Lian-zhong, MA Bao-sheng, LU Dai-chen (Marine Engineering College,Dalian Maritime Univ.,Dalian 116026,China) Abstract:This Article analyzes the distribution of the water flow rate in the central cooling system on board of the German “Ship of the Future”. According to the conservation of energy and mass, the position of the temperature control valve is determined by calculation, the reason of poor control ability of the system is found out, and improvement methods proposed.Key word:marine diesel engine;central cooling system;temperature control;three-way valve;control abi目录一、船舶中央冷却系统定义 ---------------------------------------------1中央冷却系统管路组成-------------------------------------------------1 二、船舶冷却系统定义---------------------------------------------------------1船舶冷却系统常见几种系统-----------------------------------------------1船舶系统冷却分类---------------------------------------------------11.开式海水冷却系统----------------------------------------------12.闭式淡水冷却系统-----------------------------------------------13.中央冷却系系统 ------------------------------------------------1船舶冷却系统组成----------------------------------------------------11.海水冷却系统---------------------------------------------------12.淡水冷却系统---------------------------------------------------13.中央冷却系统---------------------------------------------------1三、冷却水系统的作用---------------------------------------------------------1冷却水系统的基本形式--------------------------------------------21.开式冷却水系统--------------------------------------------22. 闭式冷却水系统-------------------------------------------23. 中央冷却水系统-------------------------------------------24.常规冷却水系统与中央冷却水系统的优缺点--------------------3四、中央冷却系统热平衡计算----------------------------------------------------3中央冷却中流量分布分析---------------------------------------8中央冷却水系统--------------------------------------------------------8船舶中央冷却特点------------------------------------------------------8中央冷却系统其设计应能满足下列基本要求------------------------------------------------9结论-------------------------------------------------------------------------------------------------10参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------11船舶中央冷却系统简介一、船舶中央冷却定义为了解决冷却系统的腐蚀和污染,近年来发展了采用淡水取代海水在冷却系统的中间回路中循环,这种冷却系统通常称为中央冷却系统。
冷藏集装箱船舱通风散热系统的数学模型研究

冷藏集装箱船舱通风散热系统的数学模型研究为了确保在运输中货物的质量和安全,冷藏集装箱船舱通风散热系统是必不可少的。
这个系统通过控制船舱内外的温度和湿度来确保货物在运输过程中保持在适宜的环境中。
因此,研究冷藏集装箱船舱通风散热系统的数学模型十分重要。
首先,我们需要建立冷藏集装箱船舱内外温度的数学模型。
在船舶运输过程中,船舶的运动和外界环境的变化会对船舱内外温度产生影响。
我们可以利用物理方程和传热原理来建立这个数学模型。
对于船舱内部的温度,我们可以考虑空气的热传导、对流和辐射传热等因素。
而船舱外部的温度则受到太阳辐射、大气辐射和海水温度等因素的影响。
通过建立这个数学模型,我们可以预测船舱内外的温度变化,并据此调控通风散热系统。
其次,我们需要考虑船舱内外湿度的数学模型。
湿度的变化会直接影响货物的质量和安全。
船舶的运动、气压和湿度等因素都会对船舱内外湿度产生影响。
我们可以利用湿空气的热传导、对流和蒸发等原理来建立湿度的数学模型。
通过这个数学模型,我们可以预测船舱内外湿度的变化,并根据需求调整通风散热系统,以确保货物的质量。
最后,我们需要考虑通风散热系统的数学模型。
通风散热系统通过控制船舱内外的空气流动来调节温度和湿度。
为了建立这个数学模型,我们需要了解空气的流动特性和通风设备的工作原理。
我们可以利用流体力学方程和传热原理建立该模型。
通过这个模型,我们可以预测通风散热系统的效果,并根据需要调整通风设备的参数。
总之,冷藏集装箱船舱通风散热系统的数学模型研究对于确保货物的质量和安全具有重要意义。
通过建立船舱内外温度、湿度和通风散热系统的数学模型,我们可以预测和调控货物所在环境的温湿度,从而保证货物在运输过程中不受损坏。
这个研究对于提升冷藏集装箱运输的效率和可靠性具有重要的实际应用价值。
船舶中央冷却系统热平衡计算及程序仿真设计

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【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。
%Heat balance computation of marine engine systems is related to the normal operation of various equipments such as the main engines, generators, air-conditioning units, cooling units, air compressors, intermediate shaft beatings and the design selection of cooling pumps and coolers. Heat balance computation of marine central cooling system is very complicated, featuring low efficiency due to manual calculation and easy to make mistakes. Based on the theoretical computation of global heat balance of the ship central air-conditioning system, the numerical simulation program is developed according to the basic principles of thermodynamics. Practice has proven that the program is effective in helping with design computation and equipment selection.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】6页(P42-46,57)【关键词】船舶;中央冷却系统;热平衡计算;程序仿真【作者】郑玄亮;刘喜卫;曾庆谦【作者单位】上海佳豪船舶工程设计股份有限公司,上海200233;上海佳豪船舶工程设计股份有限公司,上海200233;上海佳豪船舶工程设计股份有限公司,上海200233【正文语种】中文【中图分类】U664.8140 引言动力装置是船舶的“心脏”,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环介质冷却主要运转设备。
冷却塔热力计算的数学模型

作者简介: 环境工程系主任 副教授 通讯处: 300381 天津市西青区津静公路
环境保护是利在当代、 福及子孙的大事。
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a b
。 要使数值积分达到一定的精确度, d x 的真值 I 需要在计算程序中设置精度控制语句, 当分点 数达到 n 时的数值积分值与真值 I 的差值小于 精度控制限 Ε , 即可完成积分计算。 当未达到精 度要求时, 则由控制语句使计算进入分点数加 倍后的下一次积分计算。 2. 3 龙贝格 (Rom berg ) 方法的引用 [ 3 ] 为了使积分值具有辛普森积分的较高精确 度又能节省计算工作量, 使每次计算时能利用 上次计算中已经算出分点上的函数值, 引用龙 贝格方法, 即把辛普森积分公式表示为梯形积 分公式分点加倍前后两次积分结果的线性组 合, 这给编制程序带来很大的便利。 在式 ( 5) 中, 令:
6 (
h
中国给水排水
)4
4
1996 V o l . 12 N o. 5
t ——塔内某点水温, ℃
I - Y 2n = I- Y n
2
h
1 = 16
( 11) ( 12)
得 I - Y 2n =
1 ( Y 2n - Y n ) 15
式 ( 12) 即成为以分点加倍前后两次辛普森积分 值之差形式表示的截断误差。 由于被积函数形 式复杂、 积分公式的余项难以求出, 故采用事后 估计的方法控制计算精度, 给编制计算程序带 来很大便利。 从误差限定义出发, 若误差限为 Ε 时可写 成: ( 13) I - Y 2n < Ε 由式 ( 12) 和 ( 13) 可得: 1 ( 14) Y 2n - Y n < Ε 15 ( 15) 即 Y 2n - Y n < 15Ε 式 ( 15) 即为实际用于计算的积分误差控制公 式。 3 冷却塔热力计算第一类问题求解 这类问题的核心是求解 d N ’ = cΚ N = C w
电力推进船舶中央冷却系统动态特性建模及控制仿真

收 稿 日期 :0 51 —9 2 0 00
通 讯 作 者 : 睿 , ma : u.ig cri .t.od 丁 E i R idn @ ar ruccr l e
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制
冷
与
空
调
第 6 卷
的温度 , 即柴油 机 冷却水 出 口温度 ; 住 冷却淡 水 T 为
在板 式换 热 器 出 口处 的 温度 ; 为 海水 在 板式 换 T 热 器人 口处 的温 度 ; 为海 水 在 板式 换 热 器 出 口 T
处 的温 度 。
其 中 , = — fv f b = a x qf C —p
,
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测
() 6
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m a c d.a d t e d fe e c e we n t e t o r 1s h me Sa ayz d. ne n h ifr n e b t e h wo c nto c e si n l e KEY ORDS d na c mo e ,c nto i lto W y mi d l o r lsmu a in,c n r lc o i g s s e ,ee tia o ul e t a o ln y t m lcrc lpr p — so hi ins p
Dig Ru n i Ta in n ) Do gW e ) nJa we n i
( h n hi o g u C r e C E up n o ,L d ) S a g a T n h i ar r i A/ q i metC . t . ( h n h i i o gUnvri ) S ag a Ja T n ies y o t
丁 睿 唐 建 文 董
船舶冷却水系统设计指导

编制大纲:需要补充的内容:1,水泵(定速离心泵,变频泵);2,温控阀;3,节流孔板;4,热平衡计算的理论公式,温升热量水量公式;5,特殊案例的区分(温控阀,板冷,变频泵对整个冷却系统形式选定的影响;分离封闭式,高低温混流式,配置变频海水泵没有温控阀的中央式。
)6,利用目前的实船进行计算公式的验证,还有一些经验系数的反推导(特别是一些厂家自己的经验系数)7,膨胀水箱;8,补充开发设计需要的部分,参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》前言(目的)以《船舶设计实用手册---轮机分册》---国防工业出版社为蓝本,将其中的冷却水系统做了进一步内容扩展和深化描述,提供给详细设计人员参考。
参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》,补充一部分工程计算公式;系统发展核心:1,稳定调节;2,节省能源,余热循环利用;3,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冷却水系统1,冷却水系统的基本形式冷却水系统的基本形式见表1,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。
应用文-船舶基本总能热力系统热平衡及经济性分析

船舶基本总能热力系统热平衡及经济性分析'船舶基本总能热力系统热平衡及性分析船舶动力装置所需能量包括产生推进功率的能、供应全船机电设备用电的电能以及满足全船用蒸汽和热水的热能。
这三种能量形式不同,但它们都来自于一次能源——燃料的化学能。
所谓船舶总能热力系统是指由若干动力机械、热交换设备、连接管网和其它辅助机械设备及系统组成的,用于实现热能传递、转换或完成某些特殊反应过程的系统。
图1是较为简单的柴油机动力装置船舶总能热力系统热线图。
装置输入的能量包括产生船舶推进功率的主柴油机消耗燃料的能量;供应全船用电的辅柴油机发电机组消耗燃料的能量;供应全船蒸汽和热水的燃油辅助锅炉所消耗燃料的能量本文由联盟收集整理三个部分。
装置输出的能量是主、辅柴油机和锅炉将它们从燃料中吸收热量的一部分转变为有用机械功率、电功率及有用热,一部分被排气带走,另一部分被冷却水带走,还有一部分为机械传动系统和螺旋桨损失的当量热量及机械表面散热所带走的热量。
三个主要耗能机械在时能量产生过程是相互独立的,整个装置作为一个总能系统是由各个机组单独地组合起来的。
该基本总能系统的热平衡方程式为:称为附加效率。
从式(4)可见,总能系统热效率十分重要地取决于附加效率ηAD。
ηAD 的大小一方面取决于所选用的辅柴油机、辅助锅炉的热效率及辅助机械耗热、耗汽和耗电设备的工作经济性,即应尽可能减少辅柴油机和辅助锅炉的相对油耗率α和β;另一方面柴油机的废热利用,总能系统的合理配置及其完善程度均会明显地影响附加效率的大小。
由式(1)可知,主柴油机排气余热损失GME(HME-hME)在总能量中占有较大份额,一般达到27%~40%,且主柴油机排气余热温度高,可利用的单位热量大,船舶上除采用废气涡轮机装置回收部分热量用以提高柴油机有效功率外,还可利用废气锅炉来进一步回收排气余热,产生蒸汽和热水,或通过蒸汽透平进行发电,以全部或部分代替辅助锅炉和辅柴油机,减少辅柴油机和辅助锅炉的相对油耗率α和β,提高总能系统的附加效率。
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调 试 提 供 了理 论 基础 , 有较 好 的 应 用 价值 具
关 键 船 冷却系统; 司: 舶 中央 数学模型1 2 U 6 1; 42 T
文献 标 识 码 : A
水一 水型板式 热交 换器 的传 热 系数 值 可达 到
0 引 言
现代 远 洋 船舶 几 乎 全 都 采 用 了中 央冷 却 系 统 这 种冷却 系统的特点 是 , 利用舷外海 水通 过一 个 中央冷 却器 对淡 水进 行冷 却 , 冷却 后的低 温 被 淡 水再去冷 却各种换热器 和船舶主 柴油机 的淡水 冷却 器 , 主柴 油机 是 由一 个 高 温冷 却水 回路进 行 冷却 . 在这种 冷却系统 中 , 舷外海水 不再接 触各种 热交换器和 主柴油机 , 因此 , 避免 了海水 引起 的腐 蚀, 提高 了设 备和系统 的安全可靠性 以及 寿命 . 中 央冷 却控制 系统( AL A—L vA 如 F A L公司设计制 造的 E A D 中 央冷 却 控 制 系统 ) 据海 水 温 NG R 根
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第2 卷 8
第1 期
大 连 海 事 大 学 学 报
J u n l fDainM a i meUnv ri o r a l rt iest o a i y
Vo 8. l2 No 1
20 年 2月 02
Fb . 02 e 2 0
由于船舶 中央冷 却 器 是液 液 型 板 式热 交
换器 , 因此在没有相变 的情 况下 , 片两侧保持传 板 热相似 , 板片两侧 的对 流 换热 系数 可采 用 同样 的 准则方程式进行计 算 . 式的具 体形 式 与管 内的 公 对流换热计算公式 相 同 , 努塞 尔准 则方 程式 的形
尽管 中央冷却 系统 有其 卓越 的性 能 , 但是 随 着冷却系统 中设备 数 量 的增多 , 对其 设计 计算 和 安装调试提 出 了更 高 的要 求 , 因此经 常需 要对 中 央冷却 系统进行热力计算 . 可见 , 建立 中央冷 却系 统热力计算 的数学模型是 很有必要 的.
所示 . 这就 使热边界层 不断地被破坏 . 从而有效地 降低 热阻 , 提高传热 系数
式 中 , a 为海水侧 的对流换热 系数 , ( ・ ) w/ m ℃ ;
为淡水侧的对流换 热系数 , (i ℃) 为 w/12・ ; T
板片的厚度 , ^为板片的导 热系数, ( ・ m; w/ m ℃) R 为海 水侧的污垢 系数 ,( ・ / ; ; m ℃) W R 为淡水侧的污垢系数 ,m ・ ( ℃) 1 3 对流 换热系数 n 的表达式 . 和
式 为
( )忽 略 向系统 外 的热损 失 , 3 即将 系统 看戚
是 一 个 绝 热 系统 .
1 1 传热 方程式和 热平衡方程式 . 传热 方程式
Q,= KAA t
N “:0. 。 . r 卫 1 R P f
、 W/
式中 , 为总换热量 ; 为板 式换 热器 的 总传热 Q K 系数 ; 为总换热 面积 出 为换热 介质 的对 数 平 A
文章 编 号 :0 673 (02 0 —0 30 10 .7 62 0 )10 1—3
船舶 中央冷却 系统的热力计算数学模型
昊桂 涛 , 孙培 廷
( 大连 海事大学 轮机工程 学院 , 宁 大连 162 ) 辽 106
摘 要: 随着中央争 }却系统中 设备数量的 增多. 力计算也更为 其热 复杂, 为了满足经常 对中央 冷却系统进行热
700w/m K)且结 构 紧凑 , 0 ( - , 每立 方米 体积 的
换 热面积值 为 4 ~10 m , 装方便 , O 5 拆 容易清洗 其 缺点是 密封垫片损坏时 容易漏泄 , 不耐 高温 , 一
般只适用 20℃ 以下 的流 体. 这一 温度 限制 对 0 但
船舶 中央冷 却器实现它 的功能没有什么影 响
中央冷 却器 的同侧 流体 在设计工况 下对应 的 温度 变化 范围不 大 , 以取其 平 均 温度下 的 比定 可 压热 容作 为定值 比热容 , 在一般情况下 , 不会 出现 相变 , 因此 建立模型时 可作如下假设 : ( )各流体 的 比热容一定 ; 1
( )没 有 相 变 , 只 有 显 热 变 化 , 有 潜 热 ; 2 即 没
度 的变化 , 调节海水泵 的流量 , 使得 高温 回路 和低
温回路 中的海 水 流量得 到优 化 . 由于不 需要泵 送 超 过有效冷 却量的海水 , 因而可节 省能量 ’ 船舶 中央 冷却 系统 的 主要 部 分 是 中 央冷 却
器 . 般 均 采 用 平 行 板 式 热 交 换 器 平 行 板 式 热 交 一
收 稿 日期 :0 10 .0 20 —91 . 作 者 简 介 : 桂 涛 (98) 男 . 苏 泰县 人 . 师 , 昊 16 一, 江 讲 主要 从 事热 交 换 器 的研 究
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走 连 海 事 走 学 学 报
第2 8卷
1 中央 冷却 系统 热 力 计 算 的数 学模 型
田 1 人 字 型 型扳 围 髓 2 型扳 间 流体 的强 烈扰 动
换器 是 由冲压 的型板组 合 而 成 的 , 型板 结构 之一 如图 1 所示 由于型板 的特殊形状 , 板片问 的流道 方 向和截面 不断 发生 变化 , 体在 通道 中形成 强 流 烈 的扰动 , 流体的运动 表现为 强烈 的紊 流 , 图 2 如
均 温 差 热 平 衡 方程 式
Q = ・ ・ f ・( 一 t )