轮机综合实验室冷却水及水力测功机水实验系统回路设计(附件)【字数：16470】
摘 要摘 要轮机综合实验室是轮机工程专业学生非常重要的实习基地。而轮机综合实验室冷却水系统又是保证轮机综合实验室设备正常、稳定运行的重要辅助系统。该系统可以通过冷却循环水带走设备运行过程中所散发出来的热量，避免因为过热造成金属疲劳脆化以及润滑油的失效。本文的研究对象是轮机动力装置系统实验室冷却水系统设计，调研收集分析有关资料，总结分析冷却水系统及水力测功机系统的特点，确定冷却水系统及水力测功机系统设计的总原则，进行冷却水系统及水力测功机系统设计及相关的计算，针对主副机冷却水系统的独立实验，进行能够独立实验的冷却水系统设计，完成开式海水冷却系统和闭式淡水冷却水系统的原理图以及水力测功机的原理图，并完成管路的计算，阀件和泵的选型，并用solid work画出完整的管路布置图。关键词轮机综合实验室；冷却水；水力测功机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
在研究与讨论开始之前，笔者通过查阅文献资料，并以“柴油机”、“轮机综合实验室”、“冷却水”等为关键词进行了相关资料的整理归纳，通过文献资料的阅读明确并指明写作思路。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 文献综述 2
第二章 相关理论概述 3
2.1 冷却水系统的形式 3
2.2 冷却系统的基本组成 4
2.2.1 海水系统 4
2.2.2 低温淡水系统 5
2.2.3 高温淡水系统 6
2.3 水力测功机的工作原理及功率计算 7
2.3.1 自动调节装置部件 7
2.3.2 水力测功机的参数计算 11
2.4 本章小结 12
第三章 实验系统回路设计原则 13
3.1 冷却水系统及水力测功机系统的特点 13
3.2 水力测功机供水压力稳定性设计 13
3.3 冷却水系统及水力测功机系统设计的总原则 14
3.3.1 主要设备的要求 14
3.3.2 管系及附件的设计要求 15
3.4 本章小结 15
第四章 冷却水系统及水力测功机系统设计 16
4.1 船舶冷却水系统管路的计算方法 17
4.1.1 流速 17
4.1.2 管径 18
4.1.3 壁厚 19
4.1.4 材质 19
4.2 本章小结 23
第五章 船舶冷却水系统设备选型 24
5.1 管路的选型 24
5.2 阀件的选型 24
5.3 泵的选型 25
5.4 本章小结 26
第六章 结 论 27
参 考 文 献 29
致 谢 30
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
众所周知，每个柴油机设备的传动部位等部件在设备运行过程中会散发热量，若热量无法及时分配，则会导致超过规定的最大值造成机械设备的工作可靠性损坏。如果柴油发动机在气缸内产生的热量，除了外部作业外，部分热量将全部扩散到上述机器部件，如果没有正确冷却，这些部件将因为温度过高并不能继续工作。为了能够及时有效地分配这些热，一般需要允许一定量的液体连续地流过加热部件并将这些热量从设备中排出。冷却系统通常使用淡水或海水（或河水）作为冷却介质。冷却系统消除热量是大部分燃油燃烧后的剩余热量，热量一般占20％?30％[1]。柴油机作为一类热机，是透过燃油燃烧所产生的热量来发挥作用，而为了降低高温对设备性能造成影响的冷却系统统则会造成热量损失，且在冷却越强烈的情况下，损失便越大，柴油经济就越明显。另一方面，基于受热部分温度较高的原因。柴油机设备在设备运转时，汽缸内壁温度一般会升到200℃至300℃之间，而相应冷却系统内的冷却水温度却很低，相邻机械部件之间受这种温度高低变化差异的影响，会造成材质本身的膨胀系数或物理性质发生不规则变化，最终也许会导致部件会破裂。可以看出，柴油机设备对冷却系统的依赖程度很高，因此，要求也较为严格。冷却系统存在的意义在于强制柴油机冷却，从而保障所有加部件温度能控制在允许范围内；另一方面，维持冷却水的温度和选择适宜的冷却介质，保证其运行正常可靠确定冷却水温度需要充分考虑到由于冷却或冷却引起的过度的冲击。如果冷却不足会使部件过热，引起材料的机械性能下降，导致热应力和变形，损坏正常的间隙，导致过度磨损甚至损坏和损坏后果;冷却不足会使油温上升，降低油脂使用寿命，导致油脂变质，焦化，油膜破坏，润滑不良。但是，如果过度的冷却会使冷却液离开太多的热量，使柴油经济减少;在使用高硫含量的油时，过度的冷却会导致硫酸汽缸的形成和气缸壁和活塞的腐蚀[1]。因此，冷却水系统的热平衡非常重要。
船舶冷却水系统是涡轮发电系统安全稳定运行的重要保证。柴油燃料燃烧了绝大多数的热量，通过气缸，气缸盖和活塞等部件散发到外界。为了获得这些热量，必须强制将足够量的冷却介质流过温度过高的部件，以确保这些加热部件的正常和稳定的工作温度。所以大多数柴油发动机都会有冷却水系统。随着技术的不断发展，直到本世纪初，中央冷却水系统开始逐渐的被大面积推广。中央冷却水系统的特点是透过低温淡水，运用舷外的海水进行冷却，同时用来冷却低温淡水，随即冷却另一个热交换器和船主缸水冷却器在高温淡水中，主机采用高温冷却水回路进行冷却。在这样的冷却水系统中，舷外海水不会与柴油机设备及冷却设备的各种部件接触。热交换器、主机的机械寿命不会受到海水腐蚀问题的影响，从而保证了设备运转的安全可靠[2]。由此可知，船舶冷却水系统的研究十分关键。
船舶轮机实验室对于轮机工程专业的学生来说是非常宝贵的实践基地。轮机综合实验室，主要是依赖冷却水系统为辅助系统，保证实验室内各种设施的正常运行。该系统可以通过循环水进行冷却，以消除机器设备在运行过程中产生的热量，避免因过热和滑油故障引起的金属疲劳[3]。本文的研究对象是船舶轮机系统实验室冷却水系统的设计，相关数据的研究与分析，总结了冷却水系统和水力测功机系统的特点，并确定了一般原理的冷却水系统和水力测功机系统的设计，冷却水系统和水力测功机系统设计及相关计算，为主辅机冷却水系统的独立实验，能够独立于冷却水系统设计实验，完成管路计算，并采用Solid Work绘制管线图，即本文的研究具有非常重要的现实意义。
1.2 文献综述
在研究与讨论开始之前，笔者通过查阅文献资料，并以“柴油机”、“轮机综合实验室”、“冷却水”等为关键词进行了相关资料的整理归纳，通过文献资料的阅读明确并指明写作思路。
第二章 相关理论概述
2.1 冷却水系统的形式
在生产运行中，冷却系统按照其负载、冷却环境和功能的不同，可运用不同的冷却介质，通常包括上依风冷、水冷和油冷式。考虑到船舶、轮机综合实验室等冷却系统的实际应用，结合冷却水系统的应用环境、体现的功能和承受的负荷等因素，本文仅对水冷却法进行研究分析。水冷却系统一般可以分为开放式冷却系统、封闭式冷却系统两种，前者直接从系统外部进入，冷却水冷却设备部件以后再携带热量排出到系统外。这种系统特点是易于上手操作、工艺流程设计比较浅显易懂，同时整体系统装卸成本低廉，符合小众企业的需求。同样的这种系统也有不足，比如当冷却水直接通过管道排放到冷却系统外使，冷却水携带的热能会被浪费掉，不利于节能环保的要求。封闭式冷却系统的冷却水储存在系统中，这种系统其实就是一种内循环模式，冷却水在系统中担当热能运输载体的角色，而热交换器担当装卸员的角色，冷却水在“装卸员”的作用下发散热能起到进行热能交换的作用，当冷却水完成散热作用以后重新回到该系统中开始一次热能的运输。这种系统的设计相对复杂，所以在设备初期安装成本较高，而且在设备的运行过程中存在冷却水损耗的情况，需要设置补偿器进行损耗补偿。但是冷却水通过换热器交换的热量可以进行其他利用，热能损失较小，符合环保节能的要求[4]。
在研究与讨论开始之前，笔者通过查阅文献资料，并以“柴油机”、“轮机综合实验室”、“冷却水”等为关键词进行了相关资料的整理归纳，通过文献资料的阅读明确并指明写作思路。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 文献综述 2
第二章 相关理论概述 3
2.1 冷却水系统的形式 3
2.2 冷却系统的基本组成 4
2.2.1 海水系统 4
2.2.2 低温淡水系统 5
2.2.3 高温淡水系统 6
2.3 水力测功机的工作原理及功率计算 7
2.3.1 自动调节装置部件 7
2.3.2 水力测功机的参数计算 11
2.4 本章小结 12
第三章 实验系统回路设计原则 13
3.1 冷却水系统及水力测功机系统的特点 13
3.2 水力测功机供水压力稳定性设计 13
3.3 冷却水系统及水力测功机系统设计的总原则 14
3.3.1 主要设备的要求 14
3.3.2 管系及附件的设计要求 15
3.4 本章小结 15
第四章 冷却水系统及水力测功机系统设计 16
4.1 船舶冷却水系统管路的计算方法 17
4.1.1 流速 17
4.1.2 管径 18
4.1.3 壁厚 19
4.1.4 材质 19
4.2 本章小结 23
第五章 船舶冷却水系统设备选型 24
5.1 管路的选型 24
5.2 阀件的选型 24
5.3 泵的选型 25
5.4 本章小结 26
第六章 结 论 27
参 考 文 献 29
致 谢 30
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
众所周知，每个柴油机设备的传动部位等部件在设备运行过程中会散发热量，若热量无法及时分配，则会导致超过规定的最大值造成机械设备的工作可靠性损坏。如果柴油发动机在气缸内产生的热量，除了外部作业外，部分热量将全部扩散到上述机器部件，如果没有正确冷却，这些部件将因为温度过高并不能继续工作。为了能够及时有效地分配这些热，一般需要允许一定量的液体连续地流过加热部件并将这些热量从设备中排出。冷却系统通常使用淡水或海水（或河水）作为冷却介质。冷却系统消除热量是大部分燃油燃烧后的剩余热量，热量一般占20％?30％[1]。柴油机作为一类热机，是透过燃油燃烧所产生的热量来发挥作用，而为了降低高温对设备性能造成影响的冷却系统统则会造成热量损失，且在冷却越强烈的情况下，损失便越大，柴油经济就越明显。另一方面，基于受热部分温度较高的原因。柴油机设备在设备运转时，汽缸内壁温度一般会升到200℃至300℃之间，而相应冷却系统内的冷却水温度却很低，相邻机械部件之间受这种温度高低变化差异的影响，会造成材质本身的膨胀系数或物理性质发生不规则变化，最终也许会导致部件会破裂。可以看出，柴油机设备对冷却系统的依赖程度很高，因此，要求也较为严格。冷却系统存在的意义在于强制柴油机冷却，从而保障所有加部件温度能控制在允许范围内；另一方面，维持冷却水的温度和选择适宜的冷却介质，保证其运行正常可靠确定冷却水温度需要充分考虑到由于冷却或冷却引起的过度的冲击。如果冷却不足会使部件过热，引起材料的机械性能下降，导致热应力和变形，损坏正常的间隙，导致过度磨损甚至损坏和损坏后果;冷却不足会使油温上升，降低油脂使用寿命，导致油脂变质，焦化，油膜破坏，润滑不良。但是，如果过度的冷却会使冷却液离开太多的热量，使柴油经济减少;在使用高硫含量的油时，过度的冷却会导致硫酸汽缸的形成和气缸壁和活塞的腐蚀[1]。因此，冷却水系统的热平衡非常重要。
船舶冷却水系统是涡轮发电系统安全稳定运行的重要保证。柴油燃料燃烧了绝大多数的热量，通过气缸，气缸盖和活塞等部件散发到外界。为了获得这些热量，必须强制将足够量的冷却介质流过温度过高的部件，以确保这些加热部件的正常和稳定的工作温度。所以大多数柴油发动机都会有冷却水系统。随着技术的不断发展，直到本世纪初，中央冷却水系统开始逐渐的被大面积推广。中央冷却水系统的特点是透过低温淡水，运用舷外的海水进行冷却，同时用来冷却低温淡水，随即冷却另一个热交换器和船主缸水冷却器在高温淡水中，主机采用高温冷却水回路进行冷却。在这样的冷却水系统中，舷外海水不会与柴油机设备及冷却设备的各种部件接触。热交换器、主机的机械寿命不会受到海水腐蚀问题的影响，从而保证了设备运转的安全可靠[2]。由此可知，船舶冷却水系统的研究十分关键。
船舶轮机实验室对于轮机工程专业的学生来说是非常宝贵的实践基地。轮机综合实验室，主要是依赖冷却水系统为辅助系统，保证实验室内各种设施的正常运行。该系统可以通过循环水进行冷却，以消除机器设备在运行过程中产生的热量，避免因过热和滑油故障引起的金属疲劳[3]。本文的研究对象是船舶轮机系统实验室冷却水系统的设计，相关数据的研究与分析，总结了冷却水系统和水力测功机系统的特点，并确定了一般原理的冷却水系统和水力测功机系统的设计，冷却水系统和水力测功机系统设计及相关计算，为主辅机冷却水系统的独立实验，能够独立于冷却水系统设计实验，完成管路计算，并采用Solid Work绘制管线图，即本文的研究具有非常重要的现实意义。
1.2 文献综述
在研究与讨论开始之前，笔者通过查阅文献资料，并以“柴油机”、“轮机综合实验室”、“冷却水”等为关键词进行了相关资料的整理归纳，通过文献资料的阅读明确并指明写作思路。
第二章 相关理论概述
2.1 冷却水系统的形式
在生产运行中，冷却系统按照其负载、冷却环境和功能的不同，可运用不同的冷却介质，通常包括上依风冷、水冷和油冷式。考虑到船舶、轮机综合实验室等冷却系统的实际应用，结合冷却水系统的应用环境、体现的功能和承受的负荷等因素，本文仅对水冷却法进行研究分析。水冷却系统一般可以分为开放式冷却系统、封闭式冷却系统两种，前者直接从系统外部进入，冷却水冷却设备部件以后再携带热量排出到系统外。这种系统特点是易于上手操作、工艺流程设计比较浅显易懂，同时整体系统装卸成本低廉，符合小众企业的需求。同样的这种系统也有不足，比如当冷却水直接通过管道排放到冷却系统外使，冷却水携带的热能会被浪费掉，不利于节能环保的要求。封闭式冷却系统的冷却水储存在系统中，这种系统其实就是一种内循环模式，冷却水在系统中担当热能运输载体的角色，而热交换器担当装卸员的角色，冷却水在“装卸员”的作用下发散热能起到进行热能交换的作用，当冷却水完成散热作用以后重新回到该系统中开始一次热能的运输。这种系统的设计相对复杂，所以在设备初期安装成本较高，而且在设备的运行过程中存在冷却水损耗的情况，需要设置补偿器进行损耗补偿。但是冷却水通过换热器交换的热量可以进行其他利用，热能损失较小，符合环保节能的要求[4]。
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