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水面船舶機艙通風(fēng)系統設計論文
一、國內外現狀分析
目前船舶動(dòng)力艙通風(fēng)采用常規機械通風(fēng)、機械通風(fēng)結合循環(huán)冷卻裝置通風(fēng)、射流通風(fēng)三種方式。三種通風(fēng)方式各有特點(diǎn)，不同的船舶根據需求采用不同的方式。國際上將空氣射流通風(fēng)技術(shù)的設計思想普遍應用于船舶通風(fēng)系統設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，均在其設計的船舶機艙通風(fēng)系統中采用了此類(lèi)通風(fēng)技術(shù)。其中瑞典ABB公司在空氣射流通風(fēng)技術(shù)原理上開(kāi)發(fā)出的Dirivent系統，已廣泛應用于船舶貨艙、機械艙室和機艙的空調通風(fēng)或機械通風(fēng)系統中。目前國內水面船舶機艙通風(fēng)系統設計主要有三種形式：全新風(fēng)系統、循環(huán)冷卻加新風(fēng)系統及射流通風(fēng)三種設計方法。無(wú)論哪種形式，通風(fēng)的目的均在于一是排除艙室的熱空氣，使溫度滿(mǎn)足設計要求；二是滿(mǎn)足機器和工作人員對新鮮空氣的需求。
二、機艙通風(fēng)系統設計
1．艙室通風(fēng)量的計算
一般考慮主機、發(fā)電機、排氣管輻射熱及其它設備的散熱量之和Q，船型較大時(shí)，還考慮艙壁傳導熱。帶走此部分熱量所需的通風(fēng)量。
2．通風(fēng)形式的比較
�。�1）全新風(fēng)系統全新風(fēng)系統設計顧名思義，利用風(fēng)機將艙內污濁空氣排出至艙外，將艙外的新鮮空氣引至艙內�？傦L(fēng)量的確定一要滿(mǎn)足排出艙內熱負荷，二要滿(mǎn)足換氣次數的要求。也就是3.1中兩種計算方法中的較大者。機艙內進(jìn)風(fēng)大于排風(fēng)的設計，為正壓設計。對于有艙內進(jìn)氣要求的機艙，一般采用正壓設計。無(wú)進(jìn)氣要求時(shí)，為防止機艙高熱高濕氣體進(jìn)到其它住艙等艙室，一般機艙采用負壓設計，即排氣量略大于進(jìn)氣量的設計。全新風(fēng)系統設計由于大量新風(fēng)進(jìn)到艙內，在排出機艙內設備發(fā)熱量的同時(shí)，可以保證艙室的新風(fēng)量。但由于風(fēng)量較大，需單獨設置進(jìn)排風(fēng)風(fēng)機室，獨立的進(jìn)排氣圍井通道，占用較多的總體資源。由于風(fēng)量較高，風(fēng)機噪聲較高，風(fēng)管內風(fēng)速也較高，整個(gè)艙室內的通風(fēng)噪聲相應升高。由于機艙內發(fā)熱設備較多，空間布置緊湊，采用風(fēng)管送排風(fēng)時(shí)，容易造成機艙內空間布置特別緊張，局部區域風(fēng)管無(wú)法送至，造成局部溫度過(guò)高。部分水面船舶設計中，未設置進(jìn)排風(fēng)管，僅設置了進(jìn)排風(fēng)室，風(fēng)機將外界空氣吸入至機艙頂部某一個(gè)部位（首部或尾部），另一端設置排風(fēng)風(fēng)機將艙內熱空氣排出。此種設計更難保證機艙內布風(fēng)及溫度的均勻性。
�。�2）循環(huán)冷卻加新風(fēng)系統由于海水的比熱容比空氣大，利用海水將艙室內發(fā)熱量帶走的方式必然可以減少艙室通風(fēng)量，從而降低艙室風(fēng)管大小及降低風(fēng)速，減少噪聲。某型船上，采用了兩套循環(huán)冷卻通風(fēng)裝置，同時(shí)采用風(fēng)機進(jìn)行機械通風(fēng)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(dòng)較大，一般在外界達到35℃左右時(shí)，海水還能保持在25℃左右。因此此種方式，可大大降低機艙內的溫度。外界新風(fēng)雖然較全新風(fēng)設計有所減少，但換氣次數仍可保證15次/h左右，滿(mǎn)足人員對新鮮空氣的需求的同時(shí)，仍可保持艙內的污濁物濃度控制在一定的范圍內。由于有閉式循環(huán)冷卻，在外界新風(fēng)切斷的情況下，仍可保持艙內溫度最高溫度不超過(guò)50℃左右。此種形式的設計有利于在需要保持密閉的情況下進(jìn)行對外關(guān)閉[2]。
�。�3）射流通風(fēng)射流通風(fēng)系統的設計主要在于布風(fēng)形式上，其原理是通過(guò)射流噴咀本身的特性，射出高速氣流，誘導和驅動(dòng)其周?chē)目諝庀蚯斑\動(dòng)；并通過(guò)噴咀的布置及方向，對艙內氣流進(jìn)行組織，從而確保機艙內的溫度分布均勻及良好的通風(fēng)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(dòng)10倍以上空氣流動(dòng)，因此射流通風(fēng)可大大減少艙內的風(fēng)管大小。同時(shí)，由于末端射流風(fēng)管較小，噴嘴可調，大大增加了布置的靈活性，使得艙室內很少出現通風(fēng)死角[3]。但是，目前射流通風(fēng)多是全新風(fēng)設計，需要較大的圍井，較大的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機，排風(fēng)風(fēng)機，較高壓頭的射流風(fēng)機，較大的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機室，排風(fēng)風(fēng)機室，同時(shí)還要考慮消聲降噪。在減少機艙內風(fēng)管布置位置的同時(shí)，增加了風(fēng)機室、圍井等的總體資源。
三、總結
機艙通風(fēng)系統的三種形式，無(wú)論是哪一種，均有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，針對不同的船型，要根據具體的船型及各自總體規劃和要求，來(lái)決定具體選用哪一種設計形式。
�。�1）機艙全新風(fēng)系統設計要充分考慮進(jìn)排氣道設置，提前規劃，并充分考慮氣流組織問(wèn)題，避免氣流短路而出現局部高溫。
�。�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(fēng)系統設計。
�。�3）射流通風(fēng)的優(yōu)勢在于更好的擾動(dòng)了艙室內的氣流，使得溫度場(chǎng)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通風(fēng)問(wèn)題。
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