水面船舶機艙通風系統(tǒng)設(shè)計論文

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一、國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

目前船舶動力艙通風采用常規(guī)機械通風、機械通風結(jié)合循環(huán)冷卻裝置通風、射流通風三種方式。三種通風方式各有特點，不同的船舶根據(jù)需求采用不同的方式。國際上將空氣射流通風技術(shù)的設(shè)計思想普遍應用于船舶通風系統(tǒng)設(shè)計中已有幾十年的歷史，歐美公司，如ABB公司、約克公司、荷蘭H&H公司，均在其設(shè)計的船舶機艙通風系統(tǒng)中采用了此類通風技術(shù)。其中瑞典ABB公司在空氣射流通風技術(shù)原理上開發(fā)出的Dirivent系統(tǒng)，已廣泛應用于船舶貨艙、機械艙室和機艙的空調(diào)通風或機械通風系統(tǒng)中。目前國內(nèi)水面船舶機艙通風系統(tǒng)設(shè)計主要有三種形式：全新風系統(tǒng)、循環(huán)冷卻加新風系統(tǒng)及射流通風三種設(shè)計方法。無論哪種形式，通風的目的均在于一是排除艙室的熱空氣，使溫度滿足設(shè)計要求；二是滿足機器和工作人員對新鮮空氣的需求。

二、機艙通風系統(tǒng)設(shè)計

1．艙室通風量的計算

一般考慮主機、發(fā)電機、排氣管輻射熱及其它設(shè)備的散熱量之和Q，船型較大時，還考慮艙壁傳導熱。帶走此部分熱量所需的通風量。

2．通風形式的比較

（1）全新風系統(tǒng)全新風系統(tǒng)設(shè)計顧名思義，利用風機將艙內(nèi)污濁空氣排出至艙外，將艙外的新鮮空氣引至艙內(nèi)。總風量的確定一要滿足排出艙內(nèi)熱負荷，二要滿足換氣次數(shù)的要求。也就是3.1中兩種計算方法中的較大者。機艙內(nèi)進風大于排風的設(shè)計，為正壓設(shè)計。對于有艙內(nèi)進氣要求的機艙，一般采用正壓設(shè)計。無進氣要求時，為防止機艙高熱高濕氣體進到其它住艙等艙室，一般機艙采用負壓設(shè)計，即排氣量略大于進氣量的設(shè)計。全新風系統(tǒng)設(shè)計由于大量新風進到艙內(nèi)，在排出機艙內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量的同時，可以保證艙室的新風量。但由于風量較大，需單獨設(shè)置進排風風機室，獨立的進排氣圍井通道，占用較多的總體資源。由于風量較高，風機噪聲較高，風管內(nèi)風速也較高，整個艙室內(nèi)的通風噪聲相應升高。由于機艙內(nèi)發(fā)熱設(shè)備較多，空間布置緊湊，采用風管送排風時，容易造成機艙內(nèi)空間布置特別緊張，局部區(qū)域風管無法送至，造成局部溫度過高。部分水面船舶設(shè)計中，未設(shè)置進排風管，僅設(shè)置了進排風室，風機將外界空氣吸入至機艙頂部某一個部位（首部或尾部），另一端設(shè)置排風風機將艙內(nèi)熱空氣排出。此種設(shè)計更難保證機艙內(nèi)布風及溫度的均勻性。

（2）循環(huán)冷卻加新風系統(tǒng)由于海水的比熱容比空氣大，利用海水將艙室內(nèi)發(fā)熱量帶走的方式必然可以減少艙室通風量，從而降低艙室風管大小及降低風速，減少噪聲。某型船上，采用了兩套循環(huán)冷卻通風裝置，同時采用風機進行機械通風處理。由于海水的溫度常年在20℃左右，而外界環(huán)境溫度則波動較大，一般在外界達到35℃左右時，海水還能保持在25℃左右。因此此種方式，可大大降低機艙內(nèi)的溫度。外界新風雖然較全新風設(shè)計有所減少，但換氣次數(shù)仍可保證15次/h左右，滿足人員對新鮮空氣的需求的同時，仍可保持艙內(nèi)的污濁物濃度控制在一定的范圍內(nèi)。由于有閉式循環(huán)冷卻，在外界新風切斷的情況下，仍可保持艙內(nèi)溫度最高溫度不超過50℃左右。此種形式的設(shè)計有利于在需要保持密閉的情況下進行對外關(guān)閉[2]。

（3）射流通風射流通風系統(tǒng)的設(shè)計主要在于布風形式上，其原理是通過射流噴咀本身的特性，射出高速氣流，誘導和驅(qū)動其周圍的空氣向前運動；并通過噴咀的布置及方向，對艙內(nèi)氣流進行組織，從而確保機艙內(nèi)的溫度分布均勻及良好的通風效果。射流噴嘴出口流速可高達40m/s，理論上1倍的空氣可誘導帶動10倍以上空氣流動，因此射流通風可大大減少艙內(nèi)的風管大小。同時，由于末端射流風管較小，噴嘴可調(diào)，大大增加了布置的靈活性，使得艙室內(nèi)很少出現(xiàn)通風死角[3]。但是，目前射流通風多是全新風設(shè)計，需要較大的圍井，較大的進風風機，排風風機，較高壓頭的射流風機，較大的進風風機室，排風風機室，同時還要考慮消聲降噪。在減少機艙內(nèi)風管布置位置的同時，增加了風機室、圍井等的總體資源。

三、總結(jié)

機艙通風系統(tǒng)的三種形式，無論是哪一種，均有各自的優(yōu)點和缺點，針對不同的船型，要根據(jù)具體的船型及各自總體規(guī)劃和要求，來決定具體選用哪一種設(shè)計形式。

（1）機艙全新風系統(tǒng)設(shè)計要充分考慮進排氣道設(shè)置，提前規(guī)劃，并充分考慮氣流組織問題，避免氣流短路而出現(xiàn)局部高溫。

（2）對于特殊情況下有密閉要求的水面船舶，可采用循環(huán)冷卻加新風系統(tǒng)設(shè)計。

（3）射流通風的優(yōu)勢在于更好的擾動了艙室內(nèi)的氣流，使得溫度場更加均勻。在總體資源允許的情況下，可最經(jīng)濟、有效的解決空間狹小的機艙內(nèi)通風問題。

作者：趙遠征 劉亞琴 李鵬 單位：海裝艦船辦 中國艦船研究中心 駐上海江南造船（集團）有限責任公司軍事代表室