水面船舶機艙通風系統設計論文

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一、國內外現狀分析

目前船舶動力艙通風采用常規機械通風、機械通風結合循環冷卻裝置通風、射流通風三種方式。三種通風方式各有特點，不同的船舶根據需求采用不同的方式。國際上將空氣射流通風技術的設計思想普遍應用于船舶通風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系統中采用了此類通風技術。其中瑞典ABB公司在空氣射流通風技術原理上開發出的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或機械通風系統中。目前國內水面船舶機艙通風系統設計主要有三種形式：全新風系統、循環冷卻加新風系統及射流通風三種設計方法。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、機艙通風系統設計

1．艙室通風量的計算

一般考慮主機、發電機、排氣管輻射熱及其它設備的散熱量之和Q，船型較大時，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）全新風系統全新風系統設計顧名思義，利用風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。總風量的確定一要滿足排出艙內熱負荷，二要滿足換氣次數的要求。也就是3.1中兩種計算方法中的較大者。機艙內進風大于排風的設計，為正壓設計。對于有艙內進氣要求的機艙，一般采用正壓設計。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計，即排氣量略大于進氣量的設計。全新風系統設計由于大量新風進到艙內，在排出機艙內設備發熱量的同時，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，風管內風速也較高，整個艙室內的通風噪聲相應升高。由于機艙內發熱設備較多，空間布置緊湊，采用風管送排風時，容易造成機艙內空間布置特別緊張，局部區域風管無法送至，造成局部溫度過高。部分水面船舶設計中，未設置進排風管，僅設置了進排風室，風機將外界空氣吸入至機艙頂部某一個部位（首部或尾部），另一端設置排風風機將艙內熱空氣排出。此種設計更難保證機艙內布風及溫度的均勻性。

（2）循環冷卻加新風系統由于海水的比熱容比空氣大，利用海水將艙室內發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，可大大降低機艙內的溫度。外界新風雖然較全新風設計有所減少，但換氣次數仍可保證15次/h左右，滿足人員對新鮮空氣的需求的同時，仍可保持艙內的污濁物濃度控制在一定的范圍內。由于有閉式循環冷卻，在外界新風切斷的情況下，仍可保持艙內溫度最高溫度不超過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行對外關閉[2]。

（3）射流通風射流通風系統的設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，對艙內氣流進行組織，從而確保機艙內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的風管大小。同時，由于末端射流風管較小，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死角[3]。但是，目前射流通風多是全新風設計，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

機艙通風系統的三種形式，無論是哪一種，均有各自的優點和缺點，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，來決定具體選用哪一種設計形式。

（1）機艙全新風系統設計要充分考慮進排氣道設置，提前規劃，并充分考慮氣流組織問題，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，可采用循環冷卻加新風系統設計。

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

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