船舶主机冷却水系统的建模与仿真
圆表面进行冷却，然后上行至气缸盖的冷却水套，并通过气缸盖内的冷却水通道进入排气阀阀座对这些高温部件进行冷却，冷却水从主机出来以后，进入除气柜。
(2) 造水机
如图2.2所示，造水机利用高温淡水的热量对海水进行加热，在造水机内部真空的条件下，海水在较低的温度沸腾蒸发，由于水蒸气不含盐分，因此，海水中的淡水实现了分离[12]。水蒸气经过过滤以后进入上部的另外一个热交换器，由海水对其进行冷却凝结成淡水。冷凝后的淡水由水泵送至淡水储存柜，而蒸发后的海水则在射流泵的作用下泵离造水机。
海水入口淡水出口冷却海水入冷却海水出高温淡水入高温淡水出 图2.2 造水机工作原理图
Fig. 2.2 The sketch map of fresh water generator
射流泵(3) 造水机系统旁通阀
此旁通阀的作用是调节进入造水机的高温淡水的质量，并最终影响高温淡水进入高温淡水冷却器的温度。增大旁通开度，则进入造水机的高温淡水流量减少，减小旁通开度，则进入造水机的高温淡水流量增加。
(4) 高温淡水系统三通阀
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第2章 船舶主机冷却水系统概述
高温淡水系统三通阀通过调节进入缸套水冷却器的高温淡水量，可以控制高温淡水进入主机时的温度。若高温淡水进主机温度偏低，则减少高温淡水进缸套水冷却器的流量；若高温淡水进主机温度偏高，则增大高温淡水进缸套水冷却器的流量。
2.2.2 低温淡水回路
低温淡水在中央冷却水泵的作用下，送至中央冷却器淡水入口，在中央冷却器中将热量传递给海水，温度降低。从中央冷却器淡水出口排出的低温淡水经三通调节阀作用与未经冷却的低温淡水混合，混合后的水温符合三通调节阀的设定要求。然后低温淡水经由低温淡水管路送至上述各个换热设备对滑油、缸套冷却水、空气等进行冷却，经换热设备吸热后重新回到中央冷却水泵的入口进行下一轮循环。
低温淡水回路的主要设备有低温淡水冷却器、主机滑油冷却器、主机高温淡水冷却器，主机空气冷却器、空压机、中间轴承和冷藏装置等。
(1) 低温淡水冷却器
低温淡水冷却器为板式热交换器，板式换热器以其突出优点如传热效率高、节能、经济、结构紧凑、拆装、清洗、操作灵活方便等，已被广泛应用于化工、石油、冶金、电力、造纸、船舶、机电、集中供、余热利用、核工业、食品饮料、医药、纺织等工业领域[13]。
板式热交换器主要由热交换板、框架结构、固紧螺栓组成，相邻的热交换板上都设有密封圈防止两种密封液体混合[14]。在热交换板的两面设置有供冷却液和待冷却液通过的凹槽，多个热交换板由两侧的压力板压紧在一起，形成了彼此分隔的一个个空间，在密封圈的分隔下，这些空间分别通过热交换板两侧的孔连接在一起。为强化传热并增加板片的刚度，常在平板上压制出各种波纹，人字形波纹是常见的一种。冷却液和待冷却液按照相反的流动方向从热交换板两侧的空间流过实现热量的交换。在板式热交换器中，强迫对流水-水传热时的传热系数可达到7000W/(m2·K)，每立方米体积的传热面积可达40-150m2，且拆装、清洗方便，故适用于含有结垢物的流体的换热。组成冷却液或者待冷却液的各个空间之间的关系为并联关系，可以根据具体的情况选择板片数目来调整换热能力。
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船舶主机冷却水系统的建模与仿真
低温淡水冷却器内流经的流体为海水和淡水，低温海水吸收热量温度升高，低温淡水释放热量温度降低。低温淡水冷却器是系统中唯一有海水流经的冷却器。
大连海事大学实习船所采用的低温淡水冷却器的型号为：BR0.67-0.6-160-N，主要换热计算参数如表2.1所示。
表2.1低温淡水冷却器主要换热计算参数表
Tab2.1 The main heat transfer parameters of low-temperature water cooler
工艺条件 介质名称 流量
热负荷
温度 进 ? 出 流体类型 密度 比热 导热系数 粘度 对数平均温差 计算换热面积
理论/计算传热系数 换热富裕量 板片材料 板片数 压力降 流程组合 框架 设计压力
MPa m/h kW °C t/m3 kJ/kgK W/mK cP °C m2 W/m2K %
MPa
counter flow
0.047 1 x 120 H
0.6
3
冷侧 海水 225.0
3475.0
32.0 ? 45.5
液
1.01 4.08 0.61 0.72
3.93
热侧 低温淡水
226.0 49.36 ? 36.0
液
0.992 4.18 0.63 0.64
159.7
6368.40 / 5536.78
15.02 Ti
241
0.046 1 x 120 H
MPa 0.9 试验压力
°C 110 设计温度
mm 2150 x 660 x 1920 外形尺寸(长×宽×高)
kg 2295.0 / 2830.0 设备净重/充水重量
冷侧 热侧
pos. 类型 pos. 类型 进 出
A B
PN0.6 DN150 PN0.6 DN150
进 出
C D
PN0.6 DN150 PN0.6 DN150
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第2章 船舶主机冷却水系统概述
(2) 主机滑油冷却器
主机滑油冷却器主要为冷却船舶主机的滑油而设，主机的活塞冷却油连同十字头轴承、连杆大端轴承、主轴承等的滑油一起经柴油机加热，温度升高，必须要进行冷却，才能再次工作。低温淡水在主机滑油冷却器中与滑油进行热交换，对滑油进行降温。主机滑油冷却器与中央冷却器一样为板式热交换器，换热原理与中央冷却器完全相同，不同的是换热器的设计结构参数。
大连海事大学实习船所采用的主机滑油冷却器的型号为：BR0.67-0.8-71-N，主要换热计算参数如表2.2所示。
表2.2 主机滑油冷却器主要换热计算参数
Tab2.2 The main heat transfer parameters of main engine lubricating oil cooler
工艺条件 介质名称 流量
热负荷
温度 进 ? 出 流体类型 密度 比热 导热系数 粘度 对数平均温差 计算换热面积
理论/计算传热系数 换热富裕量 板片材料 板片数 压力降 流程组合 框架 设计压力
试验压力 设计温度 外形尺寸(长×宽×高) 设备净重/充水重量
MPa MPa °C mm kg m3/h kW °C t/m3 kJ/kgK W/mK cP °C m2 W/m2K %
MPa
counter flow
冷侧 低温淡水 60.0
405.0
36.0 ? 41.86
液
0.993 4.18 0.63 0.67
9.85 70.8
679.6 / 581.8
18.88 304 108
0.005
1 x 53 HW
0.8
1.2 110
1330 x 660 x 1920 1540.0 / 1790.0
0.06 1 x 54 HW 52.61 ? 45.0
液
0.883 1.940 0.126 55.0
热侧 滑油 112.0
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船舶主机冷却水系统的建模与仿真
(3) 主机缸套水冷却器
主机缸套水冷却器的作用是：低温淡水在主机缸套水冷却器中与高温淡水进行热交换，低温淡水对高温淡水进行降温，冷却后的高温淡水再与未被冷却的高温淡水混合后对主机进行冷却。主机缸套水冷却器与中央冷却器一样为板式热交换器，换热原理与中央冷却器完全相同，不同的是换热器的设计结构参数。
大连海事大学实习船采用的主机缸套水冷却器的型号为：BR0.12A-0.6-6-N。主要换热计算参数如表2.3所示。
表2.3 主机缸套水冷却器主要换热计算参数
Tab2.3 The main heat transfer parameters of main engine jacket water cooler
工艺条件 介质名称 流量
热负荷
温度 进 ?出 流体类型 密度 比热 导热系数 粘度 对数平均温差 计算换热面积
理论/计算传热系数 换热富裕量 板片材料 板片数 压力降 流程组合 框架 设计压力
试验压力 设计温度 外形尺寸(长×宽×高) 设备净重/充水重量
MPa MPa °C mm kg m3/h kW °C t/m3 kJ/kgK W/mK cP °C m2 W/m2K %
MPa
counter flow
冷侧 低温淡水 60.0
700.0
41.86 ? 52.02
液
0.989 4.180 0.64 0.58
26.17 6.0
6498.3 / 4482.5
44.97 304 42
0.046 1 x 26 W
0.6 0.9 100
880 x 375 x 840 272.0 / 282.0
0.025 1 x 25 W 80.0 ? 66.30
液
0.976 4.189 0.670 0.39
热侧 主机缸套淡水
45.0
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