第五节 排气系统
一、组成
船上排气系统的作用是将柴油机和锅炉的废气顺利地排出船外。此外,排气系统还可以起到降低排气噪声的作用。对于装运和拖运易燃、易爆等危险品货物的船舶,例如油船、工作船等,排气系统还要能够熄灭废气中的火星。对于军用舰艇,考虑到隐蔽性也需要减少废气的可见度。
排气系统的组成是随着船舶的类型和大小而有差异,但一般有排气管、膨胀接头(补偿管)、废气锅炉、、消声器和换向调节阀等附件。在废气涡轮后装有废气锅炉的柴油机上,一般都不再装消声器。
机舱中的排气管必须包扎绝热层,其厚度要保证其
表
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面温度不超过60C,这不仅为了防止烫伤工作人员,同时也为了减少废气热量传到机舱里而使机舱环境温度升高。几台发动机的排气管不能相互连接起来,因为这样会影响它们的正常工作。在无法避免时,各排气管之间必须装设隔离设备,以防止运转发动机的废气倒灌进不工作的发动机中去,如图1-15。
二、计算
1、排气量
柴油机的排气量,一般在柴油机的技术规格书中列出,一般估算:
qmg=α •Lo•β+β
式中:qmg --柴油机排气量(kg/s);
Lo――燃料1kg燃油所需要理论空气量,一般为14kg/kg;
β ――燃油耗量kg/s;
α——空气裕度系数,二冲程低速机为3.5~3.7,四冲程中速机为2.1~2.6。
废气体积流量qνg
=
EMBED Equation.3
式中:
——废气平均密度(kg/m3);
tmg——排气管中废气平均温度(℃)
tmg=
EMBED Equation.3
tg1——进排气管废气温度(℃);
tg2——出排气管废气温度(℃);
γo——273K时废气密度,可取1.3kg/
EMBED Equation.3 ;
p——排气系统中废气平均压力(MPa)。
2、流速
排气管中烟气流速:
二冲柴油机:25m/s~35m/s
四冲柴油机:40m/s~50m/s
主锅炉: 7m/s~l0m/s
辅锅炉: 15m/s~20m按废气排量和选定流速可以确定排气管管径,但最后尚需计算排气系统的阻力是否在柴油机允许的背压范围内,如果高于柴油机允许背压,则会对柴油机的输出功率有影响。
三、布置
1、一般要求
(1)排气管的布置应和烟囱、废气锅炉(或经济器)、消声器及火星熄灭器的位置统盘考虑,使排气管长度最短、 弯头最少、固定容易并安装方便。
(2)排气管上方(应考虑船舶摇摆的角度)应避免布置油管及油柜,以避免油滴泄漏至排气管上。当不可避免时,应采取有效措施,确保不发生油滴落在排气管上。
(3)排气管及其法兰处应与燃油柜有一安全距离,建议不小于lm。燃油管与排气管之间也应有一定的距离,尤其要注意燃油管的连接法兰部位,应有措施防止法兰处可能因损坏而将燃油喷至排气管上。
(4)每台柴油机、每台锅炉的排气管应是独立的。两台或两台以上的柴油机的排气通向共同的消声器、废气锅炉或废气经济器时,每根排气管应装设烟气隔离装置。除了燃油/废气组合锅炉外,锅炉排烟管不能与柴油机的排气管相连通。
(5)对于一些较小的船舶,如柴油机的排气管拟在载重水线附近引出舷外时,应设有防止海水从排气管进入柴油机内的装置。
2、热膨胀
由于排气管温度较高,
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
时必须注意管子的热膨胀。钢管的线性热膨胀系数一般取为α=11.7x10—6m/m·K,故每升高100K管子将伸长约1.2mm/m。为此,必须在排气管系中装设膨胀节。一般采用不锈钢材质的波
形膨胀节。选用波形膨胀节时必须使该膨
胀节的允许伸缩量大于该段管子的可能膨
胀量。根据膨胀节的具体特性,有时也可
考虑一定的预压缩量。
一般,主机的增压涡轮机排气出口需
装一只膨胀节,然后在排气管向上的管段
上,每一个水平段及垂直段均装一只膨胀
节,并根据管子膨胀的方向,设置管子的
固定点,见图1-16。 图1.5.1 排气管示意图I
3.其他 图1-16 主机+组合锅炉+消声器
(1)每台柴油机的排气管上必
须设有消声器。消声量一般要求为25dB(A),但挂德国旗船舶则要求35dB(A)。见表1-10。
(2)对油船、液化气船和化学品船,以及需在油区码头、港口或装卸站运行的船舶,则柴油机的排气管及锅炉的排烟管,应装有火星熄灭器。见表1-10。
表1-10 国外部分国家船舶噪声
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
(机舱和集控室)
国别
IMO
英国
美国
日本
德国
挪威
瑞典
丹麦
荷兰
波兰
机舱
110
110
110
-
110
105
100
110
110
-
集控室
75
75
75
75
75
75
65
75
80
75
无控制室机舱
90
90
90
90
90
90
-
90
90
90
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图1-15
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图1-17 排气管示意图 � = 2 \* ROMAN �II�
(主机+消声器 、辅助炉+循环泵)
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图1-20 水平管段固
定点(弹簧吊架)
图1-19 水平管段膨胀节及
固定点(弹簧托架)
图1-18 主机排气出口
膨胀节及固定点
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