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舰船技术|“密闭”的机舱是如何通风,保证主机、辅机正常运转?

从船舶的总布置来看,机舱一般设置在底层,主要原因是便于轴系的布置,以及对船舶重心的控制。然而,这样的布置,机舱的四周都是由水密的舱壁和外板构成,顶部则有甲板和上层建筑覆盖。这样,机舱其实形成了一个近似“封闭”的空间。而机舱作为重要的机械处所,里面布置有主机、辅机等大量设备,这些设备的运转需要大量的新鲜空气,机舱就不得不采用有效的通风措施,以保证主机、辅机等设备的正常运转。在船舶领域,我们称之为机舱通风系统。

船舶机舱

机舱通风系统的作用

1,为机舱中安装的主机(柴油机、燃气轮机、蒸汽机等)、辅机、辅助锅炉等各种机械设备提供运行时必要的新鲜空气,以及保证燃料的充分燃烧,提高热效率。

2,将机舱中的各种机械设备在工作过程中散发和泄露出来的油气、水蒸气以及易爆炸的粉尘(煤粉,主要针对烧煤的蒸汽机)等威胁机舱安全的有害物质排除机舱,提高舰船的安全性。

3,通过换气作用使机舱中的空气质量达标,改善机舱工作人员的工作环境和卫生条件,有益于机舱工作人员的身体健康和提高工作效率。

4,将机舱中安装的主机、辅机、辅助锅炉等热力机械设备运行时散发出来的大量热量带出机舱外,降低机舱温度。

通风系统对于改善机舱空气质量有很大意义

机舱通风的形式与原理

船舶机舱通风形式一般分为自然通风和机械通风两类。

自然通风是指利用热压和风压的作用来实现机舱内、外空气的交换。其原理是:机舱内的实际温度比机舱外面高,意味着舱内的空气密度比舱外的小,形成压力差,在压差的作用下,外面的空气会随着风道进入机舱,而内部的热气空气则往上走,从烟囱的百叶窗(天窗)或者风道等处排出。同时,自然通风还利用各种通风头获得风压。以烟斗式通风头为例,进风处的通风头对准风向,以获得风压使空气进入机舱;而出风处的通风头则背对风向,形成低压,抽出机舱热气。

“镇远”舰巨大的烟斗式通风头

机械通风是指利用风机来进行送风和排风以达到机舱内、外空气交换。主要有两种形式:“机械送风、自然排风”和“机械送风、机械排风”。“机械送风、自然排风”的原理是:利用风机吸入船外的新鲜空气,空气经过总管、支管、布风口,送达每个需要新鲜空气的位置。内部的热气在热压和风压的作用下从机舱棚的天窗或烟囱的百叶窗排出。理解了“机械送风、自然排风”后,“机械送风、机械排风”就简单多了,它就是在自然排风的基础上加入抽风风机,强化了换气质量,效果更好,但成本也更高了。总体而言,“机械送风、自然排风”和“机械送风、机械排风”是现代船,尤其是大型远洋船舶最常用的通风方式。

典型的机舱通风系统

机舱通风系统风量的计算

机舱通风系统在确定了通风形式后,还应考虑风量,因为风量才是保证设备正常运转;保证机舱环境;保障机舱管理人员安全和身体健康的关键。机舱通风系统的风量可以有以下三种计算方法确定:一是,按通风带走的设备散热量来计算;二是,根据设备燃烧所需的空气量来计算;三是,按机舱换气次数来计算。用上述三个计算方法,能获得三个风量计算值,然后把其中最大的通风量作为风机的排量,选取风机。当然,在选取时还应考虑适当的压头。

风机的选取应严格按照风量需求

军用舰艇的机舱通风和民用船舶的有何不同?

军用舰艇的机舱通风和民用船舶的,本质上是一样的。但是由于军用舰艇的机舱通风系统,在设计时还要兼顾舰艇的生命力要求,以及应对核生化袭击的挑战,这样也就造成了军用舰艇的机舱通风和民用船舶的差异。在笔者看来主要有两个较大的差异。

第一个差异是:军用舰艇为了提高动力装置的生命力和可靠性,普遍采用双轴双桨甚至多轴多桨的模式。而动力装置也会被分割在多个机舱里,采用串列或梯队式布置,并且每个机舱都会配备独立通风装置。这样就可以引出第一个不同,军用舰艇为了提高动力装置的生命力和可靠性,每个机舱都配独立的通风装置,而民用船舶则尽量统一简化。

军舰的双轴双桨

第二个差异是:军用舰艇随时当可能面临核生化威胁,为此,舰艇需要构建核生化防护体系。而通风系统是舰艇集体防护的重要组成部分。机舱属于舰船集体防护区的有限防护区域,因此,需要在通风系统中配备高效的空气过滤装置,以防止核生化污染悬浮物微粒和气溶胶进入,但不能防止毒剂气体进入。这样就可以引出另一个不同,军用舰艇的机舱通风系统配有高效的空气过滤装置,这在民用船舶上是没有的。

民用船舶的机舱通风一般不设置高效空气过滤装置

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