【正文】 然擴(kuò)大：ζ＝擴(kuò)大或收縮前后管的的尺寸、：小管、大管管徑在這里視管子直徑不發(fā)生變化故ζ=0，所以h f3=0。由上述計(jì)算所知管子的總阻力：得知mH2O因?yàn)椋核裕簃H2O在這里系統(tǒng)中還加入了板式換熱器，所以板式換熱器的阻力也要算進(jìn)泵的揚(yáng)程： 由換熱器說明書可知，所以=+=。泵是一類可以運(yùn)輸流體和增加流體壓力的機(jī)械設(shè)備。它可以將外部能源的原動(dòng)力機(jī)械能傳遞給液體，可以提升液體的能量，主要用于輸送液體，包括水、油、酸、堿液、乳液、掛乳液和液態(tài)金屬等，還可輸送液體、氣體混合物和含有固體顆粒懸浮于液體中的液體。泵的性能參數(shù)主要包括流量、吸程、揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等，根據(jù)不同的工作原理，可分為容積泵、葉片泵等類型。容積泵主要是利用容積變化來傳遞能量；葉片泵是利用旋轉(zhuǎn)葉片和水相互作用來傳遞能量，可分為離心泵、軸流泵和混流泵等類型[10]。以上是對(duì)直流水泵的初步計(jì)算，水泵具體參數(shù)如下列圖35所示：圖35水泵尺寸圖圖36 不同系列水泵揚(yáng)程表型號(hào)電壓最大負(fù)數(shù)電流最大流量最大揚(yáng)程功耗VAL/HMWDC50E1250T12820DC50E1250SDC50E1250ADC50E1280S121000DC50E1280ADC50E2480T241000DC50E2480SDC50E2480ADC50E24150S241200DC50E24150A備注上述電流為水泵的開口電流，當(dāng)水泵接上系統(tǒng)之后水泵的電流會(huì)降低到最大負(fù)載電流的55％65％表37不同型號(hào)水泵參數(shù)表綜上所述，選用型號(hào)為DC50E24150S的無刷直流水泵，其水泵的揚(yáng)程為15m，經(jīng)計(jì)算：，所選水泵揚(yáng)程大于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中水泵的計(jì)算揚(yáng)程，故方案可行。燃?xì)鉅t起源于歐洲，有幾百年歷史，國家稱其為燃?xì)鈷毂谑娇焖俨膳療崴?，但與傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴饔兄举|(zhì)的區(qū)別。具有防凍保護(hù)、防干保護(hù)、防火、高溫保護(hù)、熄火保護(hù)和各種安全保護(hù)措施。溫度控制器可以在外部連接，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的溫度調(diào)節(jié)和節(jié)能目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用室內(nèi)溫度控制器可以節(jié)省20至28%的燃?xì)獬杀綶11]。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用掛壁式燃?xì)鉅t作為本系統(tǒng)中的熱源，采用掛壁式燃?xì)鉅t加熱的熱水來模擬LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的缸套水。在這里初步選用產(chǎn)熱水量為12L/min的液化石油氣燃?xì)鉅t。圖9是所選掛壁式燃?xì)鉅t的技術(shù)參數(shù)。技術(shù)全智能數(shù)碼恒溫使用氣源液化氣/天然氣熱效率≥88％熱負(fù)荷24KW額定產(chǎn)水量12kg/min適用水壓~點(diǎn)火方式水動(dòng)式電脈沖點(diǎn)火使用氣源液化氣/天然氣機(jī)體尺寸520*320*113mm（高*寬*厚）毛重/凈重表38掛壁式燃?xì)鉅t技術(shù)參數(shù)其中，經(jīng)咨詢掛壁式燃?xì)鉅t銷售廠家得知：此掛壁式燃?xì)鉅t熱水的出水溫度最高可達(dá)65℃，而實(shí)驗(yàn)所需溫度定為60℃，故可以滿足試驗(yàn)系統(tǒng)的要求。并且，所選水泵的最大流量為1200L/H，即為20L/min。而掛壁式燃?xì)鉅t的產(chǎn)熱水量為12KG/min，即為：12L/min，經(jīng)對(duì)比水泵滿足燃?xì)鉅t的供水要求?，F(xiàn)在進(jìn)行簡單的總結(jié)：要選用一臺(tái)板式換熱器，流量之前已經(jīng)算出Qmax=%+=,溫度從60℃冷卻至40℃，105Pa，水的進(jìn)口溫度為15℃(自來水的溫度，環(huán)境溫度)，設(shè)置出水口溫度為30℃，105Pa。下面將工藝參數(shù)列成表：表39工藝參數(shù)列成表：流體名稱高溫水自來水進(jìn)口溫度60℃15℃出口溫度40℃30℃允許壓降50kPa50kPa定性溫度50℃℃密度981kgm3998 kgm3定壓比熱容導(dǎo)熱系數(shù)(mc) w/(mc)運(yùn)動(dòng)粘度 m2/s1106m2/s(1) 根據(jù)熱量平衡的關(guān)系，求出未知的換熱量和質(zhì)量流量，同時(shí)算出兩流體的平均溫度差；(2) 參考有關(guān)資料、數(shù)據(jù)，設(shè)定總傳熱系數(shù)K，求出換熱面積S，根據(jù)已知數(shù)據(jù)初選換熱器的型號(hào)；(3) 運(yùn)用有關(guān)關(guān)聯(lián)式驗(yàn)證所選換熱器是否符合設(shè)計(jì)要求；(4) 參考有關(guān)資料、數(shù)據(jù)，查出流體的污垢熱阻；(5) 根據(jù)式求得流體的總傳熱系數(shù)，該值應(yīng)不小于初設(shè)的總傳熱系數(shù)，否則改換其他型號(hào)的換熱器，由（3）開始重新計(jì)算；(6) 如果大于初設(shè)值，則再進(jìn)一步核算兩流體的壓強(qiáng)降和換熱量，是否滿足設(shè)計(jì)要求，否則改換其他型號(hào)的換熱器，由（3）開始重新計(jì)算； (7) 當(dāng)所選換熱器均滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，該換熱器才是合適的[12]。（1）計(jì)算熱負(fù)荷熱負(fù)荷公式（38）如下： （38）求得 。（2）計(jì)算水的流量 流量公式（39）如下： 求得W1=／h，W1=253kg／h。（3）計(jì)算兩流體的平均傳熱溫差 （4）循環(huán)水的傳熱單元數(shù) 查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)，則平均傳熱溫差：查換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)得知：板式換熱器水——水熱交換總傳熱系數(shù)K在29004650W/m2K之間。初選總傳熱系數(shù)K=2900W/m2K則傳熱面積初步估算為：，所以當(dāng)選用最大條件時(shí)，在對(duì)換熱器的采購方面選用最小的1m2換熱面積的可拆板片換熱器。（5）初選換熱器型號(hào)根據(jù)兩流體情況，假設(shè)=2900 W／(m2℃)，故傳熱面積：，有關(guān)工藝參數(shù)如下：換熱面積 = 1 m2流程組合 單板換熱面積 = m2單流道截面積 = m2當(dāng)量直徑 = m板片厚度 = ( )傳熱和壓降計(jì)算關(guān)聯(lián)式如下：若采用此換熱器，則要求過程的總傳熱系數(shù)K≥2900 W／(m2℃)。（1）算兩流體的流速：高溫水流速：循環(huán)水流速：（2）算雷諾數(shù)Re：（3）計(jì)算努塞爾特?cái)?shù)Nu： （4）求兩流體的傳熱系數(shù)：高溫水傳熱系數(shù)：循環(huán)水傳熱系數(shù)：（5）求污垢熱阻R：參考表二選取兩流體的污垢熱阻為：（6）求總傳熱系數(shù)K，并核算：在板壁熱阻和熱損失可以忽略時(shí)，總傳熱系數(shù)為：計(jì)算表明，K大于選擇該型號(hào)換熱器的初設(shè)值K180。= 2900 W／(m2℃)，滿足設(shè)計(jì)要求。（1）壓強(qiáng)降△P核算：熱側(cè)流道為流體壓縮流道，冷側(cè)流道為流體擴(kuò)張流道高溫水壓強(qiáng)降：循環(huán)水壓強(qiáng)降：計(jì)算表明，高溫水和冷卻水的壓強(qiáng)降均滿足設(shè)計(jì)要求。（2）換熱器的換熱量核算： 而實(shí)際設(shè)計(jì)要求的熱負(fù)荷量為： = ，即： ，故，換熱器的換熱量滿足設(shè)計(jì)要求[13]。通過計(jì)算表明。（板壁熱阻和熱損失可以忽略的情況下），設(shè)計(jì)結(jié)果如下表。 換熱器型式：板式換熱器構(gòu)造：1——前支柱； 2——活動(dòng)壓緊板；3——上導(dǎo)桿； 4——墊片； 5——板片；6——固定壓緊板； 7——下導(dǎo)桿；8——壓緊螺柱、螺母。換熱面積（m2）：1流程組合：單板換熱面積（m2）；單流道截面積（m2）：當(dāng)量直徑（m）：板片厚度（m）：材料：工藝參數(shù)名稱熱側(cè)冷側(cè)物料名稱高溫水循環(huán)水操作溫度（℃）60 / 4015 / 30流量（kg / h）3491434972流體密度（kg / m3）981998流速（m/s）傳熱量（W）總傳熱系數(shù)（W/（m2℃））對(duì)流傳熱系數(shù)（W/（m2℃））1120011679污垢系數(shù)（（m2℃）/ W）104104壓強(qiáng)降（Pa）本章主要對(duì)船舶柴油機(jī)缸套水余熱回收系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，包括對(duì)冷熱管道、水泵和換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第4章 控制元件選型本系統(tǒng)的總體示意圖如圖21，如圖所示，可以看到各個(gè)傳感器所在的位置以及功用。下面將對(duì)本系統(tǒng)的控制元器件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。溫度傳感器是一種能對(duì)溫度有所反應(yīng)的傳感器，可以轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)。溫度傳感器是測溫儀表的核心部分。根據(jù)測量方法可分為2類，接觸和非接觸式，根據(jù)傳感器材料和電子元件的特點(diǎn)，分為2類，熱敏電阻和熱電偶。溫度計(jì)可以通過傳導(dǎo)或?qū)α鱽磉_(dá)到熱平衡，所以溫度計(jì)的值可以直接顯示被測物體的溫度。一般測量精度較高。在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可以測量物體內(nèi)的溫度分布。但是對(duì)于身體運(yùn)動(dòng)、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象將產(chǎn)生較大的測量誤差，雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和熱電偶，它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們經(jīng)常使用這些溫度計(jì)[14]。由圖31所知，系統(tǒng)中所需要的溫度傳感器為4處，其中換熱器左側(cè)的溫度傳感器可以省略，因?yàn)樗少彽囊夯蜌馊細(xì)鉅t上有熱水出水的溫度值顯示。在換熱器右側(cè)的溫度傳感器檢測的溫度值需要精確顯示，因此選用精度等級(jí)比較高的溫度傳感器，在這里，由于選用了西門子PLC編程器S71200，由于S71200PLC沒有專用的溫度擴(kuò)展模塊，因此往往都會(huì)采用一體化溫度傳感器，即包含溫度傳感器部分和變送部分，一般為24V供電、二線制、連熱電阻或熱電偶、輸出420mA。這款溫度變送器的溫度檢測的范圍為0—100℃。輸出電流420mA。溫度傳感器的圖片如42圖所示：圖42一體化溫度邊送器水流量傳感器是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)來測量磁性物理量[15]。在霍爾元件的正極串入負(fù)載電阻，同時(shí)通上5V的直流電壓并使電流方向與磁場方向正交。當(dāng)水通過渦輪開關(guān)殼體時(shí)，將驅(qū)動(dòng)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，并切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生高、低的脈沖電平。由于渦輪流量計(jì)的輸出脈沖信號(hào)頻率與磁力轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與水流量成正比，根據(jù)水流量的大小啟動(dòng)燃?xì)鉄崴?。本系統(tǒng)中共需要兩個(gè)流量傳感器分別來檢測熱水系統(tǒng)和自來水流動(dòng)系統(tǒng)的流量，在這里選用USNHS121TA 大尺寸水流量計(jì)霍爾流量傳感器 （DN40mm）。流量傳感器的量程范圍是1200L/min，，符合流量傳感器的檢測范圍。圖44是流量傳感器：圖44霍爾流量傳感器比例調(diào)節(jié)閥是在指在執(zhí)行過程中的采用比例和積分綜合計(jì)算的電動(dòng)閥，計(jì)算值離設(shè)定值越遠(yuǎn)，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作更迅速，基本是一個(gè)衰減的正弦波形。比例調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)閥除閥體外還具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)榘惭b的原因，設(shè)備一般都是下進(jìn)上出。對(duì)于氣動(dòng)控制閥的連續(xù)控制，采用帶式控制的智能閥門定位器控制閥、閥位傳感器、電氣控制系統(tǒng)、微處理器等7000種方式進(jìn)行連續(xù)定位，并通過內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)[16]。圖45是選用的液體比例調(diào)節(jié)閥，其具體的參數(shù)為：輸入電壓010V，輸出電流420mA，流量溫度限制295℃（檢測溫度在此范圍內(nèi)），環(huán)境溫度要求265℃（環(huán)境溫度符合要求）。圖45液體比例調(diào)節(jié)閥采集卡主要是采集外界的照片、視頻、音頻等模擬信號(hào)，并將其數(shù)字化成計(jì)算機(jī)數(shù)字處理的采集裝置，主要由圖像采集卡、視頻采集卡、音頻采集卡、聲卡等數(shù)據(jù)采集卡等。由于數(shù)據(jù)采集卡和其他工業(yè)采集卡不常用，因此，一般采集卡默認(rèn)為靜態(tài)圖像采集卡，動(dòng)態(tài)視頻采集卡。因此，采集卡，也被稱為視頻采集卡