【正文】 新一代制造的船舶大多安裝了這種系統(tǒng)。主機中央冷卻系統(tǒng)是成為當代船舶冷卻裝置的發(fā)展過程中一個比較有效的改進，從而可以進一步提高船舶主機的溫度調控效率。該主機冷卻系統(tǒng)主要和主要以柴油機為主要的動力來源的船舶相互匹配，主要提高以降低柴油機為動力裝置主體的運營效率。本文的相關創(chuàng)新研究主要是基于所在學校所提供的實習船舶作為模型，以此為基礎進一步有效研究并且嘗試利用改進后的中央冷卻系統(tǒng)來實現有效改善該船舶的性能，本文研究主要圍繞中央冷卻系統(tǒng)的理論研究與實際計算機仿真作為研究的主要組成部分，且本文的研究新一代改進的中央冷卻系統(tǒng)方式，不僅在原有的結構功能部件基礎上實現利用舷外海水來進行主機的溫度調控，還可以在此基礎之上通過新的更加高效的低溫冷卻系統(tǒng)來對主機的溫度進行有效的冷卻處理，使得其不至于因為溫度迅速增加而使得其周圍的零部件受到重大的損傷。在此基礎之上，還通過進一步的設計構思將中央冷卻系統(tǒng)與船舶的動力裝置兩者創(chuàng)新地結合在一起，使得中央冷卻系統(tǒng)冷卻下來的能源不僅可以用來作為船艙的暖氣裝置，還可以和溫控發(fā)動機并聯，從而實現多能源共存，使得能源的利用效益從理論層面達到最大。本文設計的中央冷卻系統(tǒng)的基本的設計特點是，在中央冷卻器工作時候，舷外海水也就不再進一步去冷卻各種換熱器，并且在此基礎之上再通過封閉的中央制冷系統(tǒng)與動力裝置進一步有效實現并聯，使得中央冷卻系統(tǒng)取得的熱能可以實現再利用。但是在船舶中央冷卻系統(tǒng)工作時候，還有很多細節(jié)方面沒有得到足夠的重視，使得中央冷卻系統(tǒng)為主導的船舶受到損傷的幾率也一直難以得到降低，所以有必要對船舶中央冷卻系統(tǒng)展開進一步研究，相信本文的研究可以進一步促進船舶中央冷卻系統(tǒng)的理論的進一步發(fā)展與完善。 研究課題的背景中央冷卻系統(tǒng)的主要功能，主要是使得船舶主機溫控機制更加錦上添花。具體而言，它主要是通過冷卻水的循環(huán)使得主機在運轉過程中所產生的的熱量得到及時的冷卻，從而達到基本的散熱調控的目的。在船舶主機工作期間，無論主機溫度過高過冷都對主機的工作極為不利，過高損傷零部件，過冷環(huán)境則會進一步使得其工作期間的廢氣排放迅速增加，并且因為不完全燃燒使得熱損失進一步變大，使得船舶的能耗升高、污染加大。當然在這個過程中，主機缸套冷卻系統(tǒng)對主柴油機缸套的合理冷卻主要是有助于減輕主機缸套的進一步的磨損造成的損傷，也正是基于此，其實船舶主機缸套冷卻水系統(tǒng)的性能高低其實會影響船舶主機工作的效率，而要想達到進一步改進船舶中央冷卻系統(tǒng)的工作的基本的性能，就需要去進一步了解它在工作時的基本的動態(tài)反應流程，并且在此基礎上再進行有效的性能改進，以此做到有效提高船舶基本的中央冷卻系統(tǒng)基本的工作性能，這也使得船舶的主體的性能都可以因此而得到進一步的迅速提高，這是本文研究的重要的立足點，在此基礎之上再進一步實現整體的質量的提升。當代的該領域的研究中，更加傾向于運用計算機仿真來輔助研究，也就是先設計相應的系統(tǒng)，然后在此基礎之上再結合計算機仿真技術，利用各種理論模型來對新一代中央冷卻系統(tǒng)理論進行論證，這樣的理論模型既包括數學模型，同時也可以是物理模型，利用這些模型對該系統(tǒng)進行比較充分理論論證后得出本文的研究結論。利用計算機仿真技術完全可以在計算上就實現多次重復的試驗運行，從而在試驗中發(fā)現并且解決可能潛在的問題，并可以進一步驗證方案的可行性。 國外計算機仿真技術在幾十年前就早已經開始運用于船舶領域，從而這使得國外在該領域具有一定的研究積淀，在此基礎之上經過充分完善論證的仿真理論還被進一步具體應用到船舶領域多個研究方向，甚至開始進一步在軍工、能源材料、生物工程技術等的研究都開始使用到一定的仿真技術。當然主要是隨著計算機圖形技術逐漸發(fā)展，從而使得通過運用計算機來輔助船舶技術的研究成為一個比較突出的研究方向，得到廣大的研究者得歡迎。而且在具體的仿真系統(tǒng)中，界面還可以在顯示仿真狀態(tài)時候，且可允許分析者與仿真系統(tǒng)進行實時的對話，并且及時發(fā)現修改系統(tǒng)參數，由此達到改變仿真狀態(tài)的目的。 另一方面，隨著計算機仿真技術的迅速的進步，使得船舶的技術仿真研究形成一邊倒的趨勢，也就是大多數的研究目前主要是基于計算機仿真實驗來進行，這也可以進一步使得研究的成果達到最大同時，還可以使得研究的成本投入達到最低。本文研究過程當中將建模工作進一步分散進行并且同時進行，以此做到縮短系統(tǒng)開發(fā)周期的基本目的。在本文的研究中，主機中央冷卻水系統(tǒng)的建模與仿真可以說是至關重要的一環(huán)，因為除了理論層面的設計之外，這之后的研究工作大都基于計算機軟件的時機演示來進行，并且在實時的演示狀態(tài)中進一步發(fā)現并且解決這過程中所發(fā)現的部分較小問題。另一方面，船舶主機系統(tǒng)作為船舶的重要的組成系統(tǒng)，它對于中央冷卻系統(tǒng)有著極大的依賴性，兩者的共存性、互利性決定了提高這其中一個的性能，必定將會提高另外一者的性能。本文所做的工作主要是基于理論層面上，將船舶的中央冷卻系統(tǒng)進行有效的改進同時，還將其與船舶的動力裝置實現互聯，以此實現未來船舶高效益能源利用。 課題研究目的與意義一方面因為一般而言船舶中央冷卻系統(tǒng)的淡水側溫差通常顯得比較低，而且其系統(tǒng)換熱效率也較低，在此基礎之上顯然非常有必要對其設備的冷卻設計進行比較深入的了解與充分的探討，這之后再采用更先進的冷卻設計系統(tǒng)，這使得新的設計的冷卻系統(tǒng)可以實現能源的循環(huán)利用，從而最大范圍的使得設計出來的中央冷卻系統(tǒng)可以在最大范圍內達到提高能源的利用效益的基本目的。本文的研究通過對板式冷卻器展開進一步的的研究，并且將其重點與處于封閉狀態(tài)的溫控動力裝置并聯在一起，從而進一步使得散發(fā)出的余下的熱能可以實現再循環(huán)利用，從而進一步保證中央冷卻系統(tǒng)在達到最合適的調控溫度的同時，還可以實現節(jié)約能源基本目的，符合現代可持續(xù)發(fā)展思想。在此基礎之上本文還充分地分析總結較低海水環(huán)境溫度和部分負荷率工況下的中央冷卻器換熱參數的計算方法，并且在此基礎之上再加以改進并且與計算機軟件系統(tǒng)實現結合，從而使得研究出來的結論以數學模型的方式進行論證，并且最后再進行仿真，經過仿真實驗之后，才最終確認研究成果符合預定設計要求，達到系統(tǒng)標準指標。本文研究通過改進其船舶的中央冷卻系統(tǒng)的功能，并且使其與動力裝置實現并聯，以此進一步促進能源的利用效率，使得其性能得到促進同時，實現能源的可持續(xù)發(fā)展，從而進一步促進船舶的綜合效益的提升。本文的研究的當然主要都是基于建立數學模型進行論證，這之后再利用計算機軟件系統(tǒng)實現仿真研究，計算機仿真軟件是在實驗前期理論相關理論模型設計的實驗系統(tǒng)，；利用該系統(tǒng)可以對本文研究的出的新一代中央冷卻系統(tǒng)進行反復論證實驗，在此過程中就可以做到對該設計系列進行驗證與完善，仿真實驗通過轉換研究方式，運用計算機仿真實驗研究方式來代替具體的實物實驗，從而盡最大可能地降低研究的成本，并且做到最大的科研產出。通常船舶中央冷卻系統(tǒng)都采用淡水強制冷卻主機的迅速受熱的高溫部件，在主機中央冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)的布置上主要屬于閉式循環(huán)，而與之相匹配的海水冷卻系統(tǒng)則屬于開式循環(huán)，外加高溫冷卻系統(tǒng)與循環(huán)控制核心系統(tǒng)，最終則組成本文所設計的中央冷卻系統(tǒng)。中央冷卻系統(tǒng)主要是出現在近幾年，在這之前很長一段時期的主機冷卻系統(tǒng)主要由淡水冷卻系統(tǒng)與海水冷卻系統(tǒng)兩部部分所共同組成，而在這類冷卻系統(tǒng)的結構上卻管路復雜，熱交換器卻顯得眾多，就掙個船艙而言顯得布置較為困難，且體積總量太過于龐大，使得其檢修也顯得比較復雜，這些不足使得之前的一般冷卻系統(tǒng)不能滿足實際的工程船舶作業(yè)要求，因此被近幾年新出現的中央冷卻系統(tǒng)迅速取代，在結構上，中央冷卻系統(tǒng)擁有諸多的一般冷卻系統(tǒng)所不具備的有點，比如在結構上被清晰地分為三個主要的組成單元，也就是高溫淡水冷卻裝置、低溫淡水冷卻裝置、海水冷卻裝置所組成，不僅在管道鋪設時更加簡潔高效清晰使得主機中央冷卻系統(tǒng)自身的維修更加簡單容易，而且其在能源節(jié)約更加具有優(yōu)勢。(1) 國外船舶中央冷卻系統(tǒng)建模與仿真研究的動態(tài)隨著計算機的誕生及其仿真技術的進一步的發(fā)展，通過建模與仿真來開展科學研究開始成為科學研究的一個比較重要的手段，尤其是對于船舶中央冷卻系統(tǒng)的研究更需要進一步借助于仿真系統(tǒng)來進行。也正是因此，在國外從上世紀30年代開始，各行各業(yè)的科技研究都開始轉向計算機仿真研究來代替以前的實物實驗，從而盡最大可能的降低研究的成本，提高研究的科學性、準確性，在船舶的中央處理系統(tǒng)的研究上也正是在這段時間被迅速轉向仿真研究方向，并且不可扭轉的成為現當代研究的一個基本的思路。到了1930年左右，美國、英國、法國等國家相繼在武器研究，重要民生科技研究方面相繼使用仿真研究來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物實驗，從而從根本意義上不僅做到了節(jié)約人力物力，還可以進一步使得研究的結果更加直觀和科學化、專業(yè)化、直觀化、便捷化。隨著全球范圍內，對于能源的有效利用被越來越重視，傾向于節(jié)能的中央冷卻卻系統(tǒng)被越來越受到重視，在國外的最新的中央冷卻系統(tǒng)雖然相對于傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)具有諸多的優(yōu)勢，但是在在該系統(tǒng)內部仍然存在著海水冷卻系統(tǒng)功率過大，而且其運行的時間不夠長，而且在海水冷卻系統(tǒng)結構設計上主要還停留在人工控制的階段等等一系列問題，這也進一步造成比較嚴重的能源浪費問題，這一問題一直都沒有被國外相關領域的專家所解決，當然就目前而言該問題仍然是國外研究的主要方向，也就是進一步通過結構的改進以及系統(tǒng)的升級，從而使得中央冷卻系統(tǒng)的能源的效率進一步提高。在國外的中央冷卻系統(tǒng)的設計當中，主要都是對之前出現的一般的冷卻系統(tǒng)的進一步有效改進升級優(yōu)化設計，也就是以FATEK 作為上位機監(jiān)控臺，并且在此基礎之上，中央冷卻系統(tǒng)的組成核心部件中主要包括Siemens1214C作為基本的下位機控制器，除此之外還包括ABBACS510作為驅動海水電機的變頻器，并且還進一步綜合了主機輔機運行功率，海水溫度、淡水溫度等等其他的配套的附帶結構。通過多方面因素來有效計算變頻控制閥來自動調節(jié)海水的最低的最低的適應流量，在這之后再實現能源的進一步有效利用。(2) 國內船舶中央冷卻系統(tǒng)建模和仿真的研究動態(tài)在我國，對于船舶的建模與仿真研究相對其起步顯得比較晚，相對于國外來說其研究的歷史相對更加短，但是在近幾十年，我國的該方面的研究與運用獲得了極大的發(fā)展。就目前而言，我國的多個領域已經實現了仿真實驗全覆蓋的趨勢，使得我國的科技研究顯得更加效益化，尤其是在船舶中央處理系統(tǒng)研究開發(fā)方面更是如此。直到到了上世紀六十年代，我國的主要目的還主要是停留在交通工具等比較重大的項目才會采用仿真實驗方式輔助研究，到了七十年代，我國已經將仿真技術推廣到了各個比較大的研究方面。就當前而言，我國已經有大量的公司、高校和科研機構都在對主機冷卻水系統(tǒng)的改進進行研究，而研究的主要手段之一就是充分借助于計算機軟件實現全方位的仿真研究。國內的中央冷卻系統(tǒng)相對于國外而言要顯得比較緩慢一些，國內中央冷卻系統(tǒng)主要是在一般冷卻系統(tǒng)的基礎之上進行改進，這之后主要是對于中央冷卻系統(tǒng)的一些局限性的改進，譬如對于主機中央冷卻系統(tǒng)的耗油問題的解決，對于主機中央管道系統(tǒng)的復雜的優(yōu)化設計，對于中央冷卻系統(tǒng)的體積與重量的精簡等等，這些都促使國內的中央冷卻系統(tǒng)研究更加關注降低能耗、提高能源的利用效率上的相關研究。并且在這后通過自動變頻控制海水轉速的利用進一步針對傳統(tǒng)的高能耗、低效率的缺點，在此基礎之上對這些比較突出的缺陷進行優(yōu)化改進，使得經過優(yōu)化后的中央冷卻系統(tǒng)可以綜合主機輔機的多個因素來進行變頻控制海水的最低的最低適應利用，以此來做到盡最大的努力使得能源的利用可以進一步最大化，并且在此基礎之上再盡可能降低能源的損耗，使得可以使得能源的利用效率得到質的提升。當代在我國的工程船舶研究設計制造過程中，對于中央冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)滲入研究還不足，但是顯然就目前而言國內大部分的造船工業(yè)整體上已經開始引入中央冷卻系統(tǒng)的概念輪廓，尤其是國內比較大的船舶制造公司越來越注重設備的自身的可靠性、使用的持久年限，因為中央冷卻系統(tǒng)自身建構比較簡單，一般不容易有故障發(fā)生，但是在成本上，尤其是在不斷地船舶的研究設計上的成本不斷攀升的情況下，對于成本更加低廉的研究方法的研究方法也就自然而然更加容易的得到國內研究人員的青睞。本文在第一章首先通過緒論的簡潔概述來進一步引出下文，在此基礎之上再主要對選題背景和選題的意義以及國內外的研究動態(tài)作了比較系統(tǒng)的闡述，這之后在第2章之后就開始對傳播中央冷卻系統(tǒng)進行理論概述，并且對其原理進行具體的深入的研究分析，在第二章當中，其實主要都是引入船舶中央冷卻系統(tǒng)的相關的概念并且以一定的數學模型對其進行分析論證，在這之后再結合學校實習船的結構特征，進一步分析了與之相關的理論模型的相關原理，該部分研究其實所起的作用主要是為后文進一步研究探討打下基礎。在該章之后，開始探討研究的方法以及具體的研究使用的數學模型，并且對相關的方面進行理論上的進一步探討。這之后再利用相關理論模型對最后的新一代的中央冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)可行性進行設計論證，以此得出最后的結論說明研究結論符合預定的要求標準。并對所得到的曲線進行了分析，證明了研究的理論模型基本上是正確的，最后對研究結論進行分析總結和探討，這之后再最后得出結論與展望。39第2章 船舶冷卻水系統(tǒng)設計綜述 船舶冷卻系統(tǒng)簡介 船舶中央冷卻系統(tǒng)作為一種新型的船舶冷卻系統(tǒng)，因為在實際船舶運行過程中可以做到更加有效的溫度調控，從而在船舶研究當中得到比較具體的運用。該系統(tǒng)利用單獨兩個淡水回路對主機溫度進行調控，這使得中央處理系統(tǒng)的溫度調控效益被進一步方法，使得中央處理器自從被發(fā)明以來就被科研人員不斷加以改善，尤其是受到控制理論科研人員的影響比較大。就目前而言，大部分船舶的冷卻水系統(tǒng)都已經安裝了中央冷卻水系統(tǒng)，以此來進行溫度進行更加有效的調控。最新的比較通用的中央冷卻系統(tǒng)主要是由三部分所共同組成，這三部分主要包括海水冷卻回路、低溫淡水冷卻回路、高溫淡水冷卻回路，并且在此基礎之上再進一步加入了循環(huán)系統(tǒng)這個特殊的系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)組成包括溫控裝置，電熱能裝換裝置、封閉溫度引導互聯裝置所共同組成。從巴黎氣候協定被幾乎全世界所共同認同并且遵守貫徹開始，各國的科研工作者就開始就開始基于現有技術，在動力與推進系統(tǒng)方面，對現有船型進行比較徹底的改造以此來進一步有效提高潛力同時，盡可能減低其空氣污染，顯然本文研究的新一代的中央冷卻系統(tǒng)的發(fā)明有助于進一步加快其發(fā)展的過程。在此基礎之上進一步研究船舶動力系統(tǒng)的最基本的設計方法以此實現提高系統(tǒng)效率以減少能源消耗的基本