4.6 Cooling Water System在线视频

同学们好

在今天开始上课之前

我先给大家讲一个小故事

前两天

我的一个朋友找到我说

说老杜啊

我的车出毛病了

车子的仪表盘上

总是闪现一个掉进河里的钥匙

我就纳闷了

我从来没见过哪辆车的仪表盘上

会显示一把掉进河里的钥匙啊

我就让他给我拍了张照片

看到照片以后我才恍然大悟

大家看这个是什么啊

这个显示的是发动机的冷却水温度太高

我就建议他

去4S店检查一下汽车的冷却水系统

那车上有冷却水系统

咱们船上有没有冷却水系统呢

而它又是怎么工作的呢

这一讲我们就来了解一下

其实船舶与汽车在本质上都是一个运输工具

它们都有推进装置

都有发动机

只是船上用的主发动机

大小和型式与汽车上的不一样

船上用的是大型二冲程柴油机

大部分汽车上用的是汽油机

但是它们都需要燃烧燃料

把燃料的化学能转化成热能

再把热能转化成机械能

从而推着船舶或者是汽车前进

也就是说

它必须得产生热量才能对外做功

所以从本质上讲

柴油机和汽油机都属于热机

不难想象

产生的热量越多

能够对外做功的能量就越大

但是热量如果过多

温度就会很高

温度过高就有可能使材料产生破坏

所以为了防止由于温度过高

而引起的部件损坏

我们就必须对受热部件进行冷却

所以在船上也设置了冷却系统

能够作为冷却介质的有很多种

但一般我们所说的冷却系统

就是指船上的冷却水系统

冷却水系统主要冷却柴油机的哪些部件呢

我们先看燃烧的这一部分

这里的气缸套 气缸盖是跟火焰直接接触的

它的温度很高

必须要冷却

再看 燃油燃烧完以后

排出的烟气温度也很高

烟气会排到排烟管当中

从排烟管再到增压器中

增压器又是什么呢

大家应该都听说过有的汽车带T

这里所说的T就是增压器

它的作用主要是

增加进入到气缸内部的空气压力

空气压力高了

它的密度就大了

空气量自然也就多了

这样就能够燃烧更多的燃油

从而发出更大的动力 

排烟进到增压器里会带动涡轮转动

而涡轮又会带动压气机的叶轮转动

从而压缩空气

给空气增压

经过压缩以后的空气

它的温度就会升高

温度升高了以后它就会膨胀

膨胀以后它的密度也会变小

这当然不利于燃油的燃烧

所以 我们就要降低它的温度

因此 在主机上

我们也设置了一个空气冷却器

简称空冷器

还有我们前面提到的滑油系统里面 有滑油

滑油润滑完运动部件之后

温度也会升高

所以滑油也需要冷却

咱们简单总结一下

主机的气缸盖 气缸套

增压空气和滑油都是需要冷却的

气缸盖和气缸套与火焰直接接触

它的温度很高

而增压空气和滑油 它的温度相对较低

所以船上对这两种不同温度的部件

设置的冷却系统也不一样

大家都知道

船舶航行在大海里

海水是取之不尽 用之不竭的

而且它本身也是很好的冷却水来源

所以在早期的时候

主机所有需要冷却的部件

都是用海水冷却的

大家看

海水泵从大海里吸入海水

通过这个油温三通阀进入滑油冷却器

再经过了滑油冷却器以后

再进入到柴油机

冷却完柴油机之后

海水经过水温三通阀

一部分流回到海里

一部分回到泵的吸口

这里 有一个油温三通阀和一个水温三通阀

油温三通阀的作用

是控制进入滑油冷却器的冷却水量

以保证滑油维持在一定的相对稳定的温度

大家可以看到

在这里的海水

是要直接去冷却气缸套的

如果海水温度太低

气缸套内外的温差就会太大

气缸套就容易损坏

所以这个水温三通阀的作用

主要是控制冷却完柴油机以后的

海水的温度

如果温度太低的话

就让海水回到海水泵的吸口 重新利用

温度太高的话 就直接回到海里

但是这里有一个问题

就是海水的温度如果太高的话

就会产生结垢和严重的腐蚀

所以呢

渐渐地船上就不用海水

来直接冷却气缸套和气缸盖这种高温部件了

而是通过淡水来冷却高温部件

所以 船上就产生了两种冷却水系统

海水系统和淡水系统

海水系统用来冷却低温部件

而淡水系统用来冷却高温部件

这是淡水冷却系统的简图

因为这个淡水系统

主要是冷却气缸套和气缸盖

所以又叫做缸套水系统

看这里设置了两台缸套水泵

它是相互备用的

淡水从主机出来之后

通过三通阀进入缸套水冷却器

三通阀的作用

是保证缸套水出主机的温度

大约在85℃左右

这个温度相对较高

这样一来 既能够保证良好的冷却

又不会让冷却水带走太多的热量

以尽量地减少由于冷却而造成的能量损失

海水系统主要用来冷却滑油

缸套水和增压空气

这种通过海水系统来冷却低温部件

通过淡水系统来冷却高温部件的组合形式

也得到了比较广泛的采用

但是大家再想

虽然海水只用于冷却低温部件

但是它的腐蚀性还是要比淡水厉害

所以

后来又发展出了一种集成的冷却水系统

在这种冷却水系统中

高温部件和低温部件全部都用淡水冷却

但是这两种淡水是分开的

它是相对独立的

高温部件采用的是高温淡水

或者叫缸套水来冷却

低温部件采用的是低温淡水来冷却

而缸套水是用低温淡水来冷却的

海水呢

在这里就只用海水来冷却低温淡水

这种冷却水系统

也是目前应用最广泛的冷却水系统

由于只有低温淡水用海水冷却

所以这就大幅度减少了海水腐蚀的影响

并且低温淡水也通过三通阀

控制在36℃左右

温度是对稳定的

这样一来缸套水的温度也更加容易保持

使得柴油机的工作更加稳定

大家应该注意到了

在这所有的冷却水系统中

都有一个很重要的部件

那就是冷却器

确实是这样的

冷却器

在冷却水系统中起到了很重要的作用

目前 在船上使用比较广泛的冷却器

一般分为两种类型

分别是壳管式冷却器和板式冷却器

这就是壳管式冷却器

壳管式冷却器 顾名思义

就是它的外面是外壳

而里面是管束

管束里面流动的是低温介质

管束外面 壳体里面流动的是高温介质

这种冷却器制造起来比较容易

它的结构也比较简单

价格上也相对较低

而这个是板式冷却器

在相邻的板片之间

流动的分别是高温和低温介质

它的板片比较薄

换热系数也比较高

我们只要通过增加板片

就可以增加换热面积

所以

由于板式冷却器具有换热效率高

换热面积大

结构紧凑等等优点

近年来

它在船上冷却水系统当中

应用的越来越广泛

但是 一般的板式冷却器的板片

是不锈钢板或钛板

它的价格比较高

当然了

它的抗腐蚀性能也比较好

好了 讲到这里

相信大家已经了解了

船上冷却水系统的作用

组成以及它不同的类型了

了解了船上的冷却水系统之后

同学们也就基本上掌握了

汽车冷却水系统的工作原理

应该再也不会闹河道里的钥匙这种笑话了

这就是我们这一讲的全部内容

咱们下次再见吧