最新船舶冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-08-29 19:32:55 本頁(yè)面
【正文】 ，并且溫包探頭于閥體之間有長(zhǎng)度要求，這個(gè)長(zhǎng)度在確認(rèn)圖時(shí)需要注意選定。有少數(shù)廠家的自力式三通溫控閥，驅(qū)動(dòng)溫包和溫包探頭都集成在閥體內(nèi)，例如瓦錫蘭提供的高低溫混流三通溫控閥。注意：除非柴油機(jī)廠家堅(jiān)持選用，在中央型系統(tǒng)中，在混流點(diǎn)的三通溫控閥不選用全部?jī)?nèi)部集成形式的，它對(duì)溫度調(diào)節(jié)的反應(yīng)較為遲鈍，而且受到中央系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備的工況影響。但是可以用在分流點(diǎn)的三通溫控閥選用，例如瓦錫蘭機(jī)組內(nèi)集成的分流三通溫控閥。（3） 溫控閥的流量和壓力降：因?yàn)楦鱾€(gè)廠家的專利形式不同，溫控閥的內(nèi)腔不同，所以各廠家的流量和壓降曲線不同。具體系統(tǒng)位置采用的溫控閥對(duì)應(yīng)的流量適用性和壓降適用性需要向廠家詢問(wèn)，或者查詢廠家提供的流量壓降曲線。但是基本確定的是隨著閥體內(nèi)流量的上升，溫控閥產(chǎn)生的壓力降也會(huì)上升。返回目錄10， 冷卻水系統(tǒng)的節(jié)流孔板（1） 節(jié)流孔板的原理：管道前后壓差較大時(shí)，通常采用增加節(jié)流孔板的方式，原理是：流體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于孔板的局部阻力，使得流體的壓力降低，能量損耗，該現(xiàn)象在熱力學(xué)上稱為節(jié)流現(xiàn)象。此方式比采用調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)單，但是必須選擇得當(dāng)，否則，液體容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，影響管道的安全運(yùn)行。（2） 汽蝕現(xiàn)象：節(jié)流孔板的作用，就是在管道適當(dāng)?shù)牡胤綄⒖讖阶冃?，?dāng)液體流過(guò)縮口，流束會(huì)變細(xì)或收縮。流束的最小橫斷面出現(xiàn)在實(shí)際縮口的下游，稱為縮流斷面。在縮流斷面處，流速是最大的，流速的增加伴隨著縮流斷面處壓力的大大降低。然后，當(dāng)流束擴(kuò)展進(jìn)入更大的區(qū)域，流速下降，壓力增加，但是下游的壓力不會(huì)完全恢復(fù)到上游的壓力，這是由于較大內(nèi)部紊流和能量消耗的結(jié)果。如果縮流斷面處的壓力pvc降到液體對(duì)應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力pv以下，流束中就有蒸汽和溶解在水中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小氣泡，壓力越低氣泡越多。如果孔板下游的壓力p2仍低于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡將在下游管道繼續(xù)產(chǎn)生，液汽兩相混合存在，這種現(xiàn)象就是閃蒸。如果下游的壓力恢復(fù)到高于液體的飽和蒸汽壓力，汽泡在高壓作用下，迅速凝結(jié)而破裂，在汽泡破裂的瞬間，產(chǎn)生局部空穴，高壓水以極高的速度流向這些原本汽泡占有的空間，形成一個(gè)沖擊力。由于氣泡中的氣體和蒸汽來(lái)不及在瞬間全部溶解和凝結(jié)，在沖擊力作用下又分成小汽泡，再被高壓水壓縮凝結(jié)，如此形成多次反復(fù)，并產(chǎn)生一種類似我們可以想象的砂石流過(guò)管道的噪音，此種現(xiàn)象稱為空化。管道材料表面在水擊壓力作用下，形成疲勞而遭到嚴(yán)重破壞。我們把汽泡形成、發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全過(guò)程稱為汽蝕現(xiàn)象。（3） 閃蒸和空化：閃蒸和空化的主要區(qū)別在于汽泡是否破裂。存在閃蒸現(xiàn)象的系統(tǒng)管道，由于介質(zhì)是汽水兩相流，介質(zhì)比容和流速成倍增加，沖刷表面磨損相當(dāng)厲害，其表現(xiàn)為沖刷面有平滑拋光的外形。閃蒸也產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，但其聲級(jí)值一般為80dB以下，不超出規(guī)范規(guī)定的許可范圍?？栈瘎t不同，汽泡破裂和高速?zèng)_擊會(huì)引起嚴(yán)重噪音，管道振動(dòng)大，在管道表面極微小面積上，沖擊力形成的壓力可高達(dá)幾百甚至上千兆帕，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬(wàn)次，在短時(shí)間內(nèi)就可能引起沖刷面的嚴(yán)重?fù)p壞，其表現(xiàn)為沖刷面會(huì)產(chǎn)生類似煤渣的粗糙表面。而且，由液體中逸出的氧氣等活性氣體，借助汽泡凝結(jié)時(shí)放出熱量，也會(huì)對(duì)金屬起到化學(xué)腐蝕作用。不管是閃蒸還是空化，都會(huì)對(duì)管道造成不同程度的損害，對(duì)安全運(yùn)行不利，因此，選擇節(jié)流孔板時(shí)應(yīng)避免這種兩種情況的發(fā)生。由于孔板下游的壓力往往高于液體的飽和蒸汽壓力，因此，選擇節(jié)流孔板時(shí)最主要是防止空化的產(chǎn)生。（4） 防止流體產(chǎn)生汽蝕的方法：對(duì)于汽蝕，沖刷面換用高級(jí)材料不是徹底解決問(wèn)題的辦法，控制縮流斷面處的壓力pvc，保持該壓力不低于液體的飽和蒸汽壓力pv，才是防止汽蝕產(chǎn)生的一項(xiàng)根本措施。對(duì)于壓降較大的管道，可通過(guò)多級(jí)降壓，確保介質(zhì)經(jīng)過(guò)每一個(gè)縮流斷面時(shí)壓力都大于液體的飽和蒸汽壓力。（對(duì)于冷卻水系統(tǒng)而言是低壓系統(tǒng)，一般不會(huì)遇到多級(jí)的要求）（5） 節(jié)流孔板的計(jì)算：節(jié)流孔板的計(jì)算一般是設(shè)計(jì)孔板的孔徑d，孔板級(jí)數(shù)n，使流量Q實(shí)現(xiàn)△p的壓降，多級(jí)節(jié)流孔板的選擇計(jì)算是為了避免汽蝕現(xiàn)象。為了計(jì)算節(jié)流孔板的壓差，需要引入新的概念——阻塞流壓差△ps。當(dāng)孔板兩端的壓差△p增加時(shí)，流量qm也增加，當(dāng)壓差△p增大到一定數(shù)值時(shí)，縮口處的壓力pvc下降到流體飽和蒸汽壓力pv以下，一部分流體汽化，管道流量不再隨壓差增加而增加，即形成所謂阻塞流現(xiàn)象。此時(shí)，孔板兩端的壓差稱為阻塞流壓差△ps。當(dāng)節(jié)流孔板的實(shí)際壓差小于其對(duì)應(yīng)的△ps時(shí)，就可避免閃蒸或汽蝕的發(fā)生。當(dāng)管道兩端壓差較大時(shí)，可采用多級(jí)減壓，但是每一級(jí)節(jié)流孔板的實(shí)際壓差△p均應(yīng)小于本級(jí)入口對(duì)應(yīng)的△ps。根據(jù)文獻(xiàn)，多級(jí)節(jié)流孔板的壓降按照幾何級(jí)數(shù)遞減，當(dāng)?shù)谝患?jí)節(jié)流孔板的壓降為△p1時(shí)，第二級(jí)孔板減壓至△p1/2，第三極孔板減壓至△p1/22，第四級(jí)孔板減壓至△p1/23。，第n+1級(jí)孔板減壓至△p1/2n，直減到末級(jí)孔板后壓力接近所需要的壓力為止。1） 孔板級(jí)數(shù)確定；當(dāng)孔板前后壓差增大，達(dá)到臨界值水發(fā)生閃蒸，由于水中攜帶蒸汽，此時(shí)水流已經(jīng)不是不可壓縮流，而是變?yōu)榭蓧嚎s的汽液兩相流。此時(shí)通過(guò)孔板的流量不再隨孔板前后的壓差增大而增大，從而形成阻塞流現(xiàn)象。此時(shí)孔板兩端的壓差稱為阻塞壓差△pm。當(dāng)節(jié)流孔板的實(shí)際壓差△p小于其對(duì)應(yīng)的△pm時(shí)，可以避免汽蝕的發(fā)生。當(dāng)管道兩端壓差較大時(shí)，可采用多級(jí)減壓，但是每一級(jí)節(jié)流孔板的壓差要小于本級(jí)對(duì)應(yīng)的阻塞流壓降。其中：△pm – 當(dāng)前阻塞流壓差MPaFf – 臨界壓力比系數(shù)P1 – 孔板進(jìn)口壓力，（MPa）Pc – 水的熱力臨界壓力（=）FL – 壓力恢復(fù)系數(shù)，Pw – 相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下的飽和蒸汽壓力（MPa）pv – 縮流斷面處壓力（MPa）多級(jí)孔板壓力的幾何遞減公式：△p=△p1+△p2+△p3+……+△pn其中：△p1=2*△p2=4*△p3=……=2n1*△pn2） 孔板孔徑計(jì)算：根據(jù)化工部《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(HG/T2057095)和電力部《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL/T50541996)的規(guī)定，水管的節(jié)流孔板孔徑按下式計(jì)算：其中：dk – 孔板孔徑（mm）G – 管道通過(guò)孔板的流量（t/h）ρ– 管道當(dāng)前工況下的密度（kg/m3）△p – 孔板前后壓差（MPa）從上式可知， dk4反比與壓降，若設(shè)計(jì)多級(jí)孔板，第一級(jí)壓降對(duì)應(yīng)△p1，常規(guī)第二級(jí)壓降對(duì)應(yīng)△p1/2，第三級(jí)對(duì)應(yīng)△p1/22，第n+1級(jí)對(duì)應(yīng)△p1/2n，第二級(jí)孔板尺寸對(duì)應(yīng)dk21/4，第三級(jí)孔板尺寸對(duì)應(yīng)dk(22)1/4，第n+1級(jí)對(duì)應(yīng)dk(2n)1/4，直至最后一級(jí)孔板后壓力接近所需壓力。3） 孔板厚度的計(jì)算（對(duì)于低壓系統(tǒng)的微量調(diào)節(jié)孔板，厚度可以直接參考管道密封墊圈的厚度）計(jì)算公式：其中：sc – 孔板厚度（mm）P – 孔板前的滯止壓力，為設(shè)計(jì)壓力（MPa）[σ]t – 為鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（MPa）K– 孔板結(jié)構(gòu)系數(shù)（，） 孔板結(jié)構(gòu)系數(shù)（）Di –主管道內(nèi)徑（mm）（6） 瓦錫蘭中速機(jī)：廠家一般會(huì)有推薦節(jié)流孔板的孔徑，用于每臺(tái)機(jī)組的低溫水和高溫水的調(diào)節(jié)，并且是采用可調(diào)節(jié)流孔板的形式；（另有廠家推薦圖，用于船廠參考制作
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