课题06冷却系统

1、课题六冷却系统目的要求：1,熟悉冷却系统的作用和冷却方式。2 .把握开式、闭式冷却系统的一样工作线路。3 .熟悉冷却系统的设备。重点难点：1 .大型低速柴油机的几个独立的管系组成冷却系统。2 . lmc/mce型柴油机利用的中央冷却系统。教学时数：2学时教学方式：多媒体教学课外试探题：1 .冷却系统的作用和冷却方式。2 .表达闭式冷却系统的一样工作线路（可举某一机型说明）。3 .膨胀水箱一样放置在什么位置？有何作用？4 .备车暖机水温的操纵，海水出品温度什么缘故不超过55c?课题六冷却系统第一节冷却系统的功用、组成和布置一、冷却系统的功用（1）材料的机械性能下降，产生较大的热应力与变形，致使产

2、生疲劳裂纹或塑性变形；（2）破坏运动部件之间的正常间隙，引发过度磨损，乃至发生彼此咬死或损坏事故；（3）燃烧室周围部件温度太高，使进气温度升高，密度降低，从而减少进气量：增压后 的空气温度也会升高，并阻碍进气量；（4）润滑油的温度也慢慢升高，粘度下降，无益于摩擦表面油膜的形成，乃至失去润滑 作用。为了保证柴油机靠得住工作，必需对柴油机受热机件，滑油及增压后的空气等进行冷却。 但是从能量利用观点来看，柴油机的冷却是一种能量损失。冷却系统的要紧任务应是保证柴油 机在最适宜的温度状态下工作，达到既能幸免零件的损坏和减小其磨损，又能充分发出它的有 效功率。目前，柴油机的冷却方式分为强制液体冷却和风冷两

3、种，绝大多数柴油机利用前者。而液 体冷却的介质通常有淡水、海水、滑油等三种。淡水的水质稳,固，传热成效好并可采纳水处明 白得决其侵蚀和结垢的缺点，因此它是目前利用最普遍的一种理想冷却介质：海水的水源丰裕 但水质难以操纵且其侵蚀和结垢问题比较突出，为减少侵蚀和结垢应限制海水的出口温度不该 超过55。u滑油的比热小，传热成效较差，在高温状态易在冷却腔内产生结焦，但它不存在 因漏泄而污染曲轴箱油的危险，因此适于作为活塞的冷却介质。二、冷却系统的组成和布置柴油机冷却系统一样是用海水强制 冷却淡水和其它载热流体（如滑油、增 压空气等）。在系统布置上，海水系统属 开式循环，淡水及滑油等属于闭式循环, 二者

4、组成的冷却系统称“闭式冷却系 统”。1 .开式循环冷却系统开式循环冷却系统是直接利用舷外 水（海水或河水）冷却各受热部件，然 后再排至舷外。图6-1为135系列柴油机的开式循环冷却系统。淡水泵将舷外水泵经滑油冷却器冷却滑油 后，一路由机体进水管进机，冷却气缸套和气缸盖；另一路去冷却增压器。冷却过柴油机和增 压器的冷却水，经出水管排至舷外。为了操纵冷却水进机温度，缸盖出水管结尾内装有调温器 用以旁通已升温的淡水，使它从回水管至淡水泵入口。开式循环冷却系统的优势是装置简单、保护方便，水源丰裕，但存在如下缺点：（1）水中含有较多的杂质和盐分，容易生成水垢。（2）出水温度不得超过55匕不然将会致使柴油

5、机冷却水腔结垢严峻，传热成效降低， 零件的热应力增加。因此，开式循环冷却系统仅用于技术指标不高的中、小型柴油机中。随着船用柴油机强化 程度的不断提高，很少再采纳开式循环冷却系统。2 .闭式循环冷却系统在闭式循环冷却系统顶用通过处置的淡水冷却柴油机受热部件，并在冷却系统内形成封锁 循环线路。作封锁循环的冷却淡水再由一个开式循环的舷外水通过淡水冷却器进行冷却。图6-3为6nvd36型柴油机的闭式循环冷却系统。在其海水系统中：海水由海水泵经通海 阀和滤器吸入，并压送至滑油冷却器冷却滑油，然后又进入淡水冷却器冷却淡水，最后经排出 阀排出舷外。海水泵排出管路接出一支管去冷却压气机。图6-3闭式循环冷却系

6、统循环示意图闭式循环冷却系统具有以下优势：（1）淡水中所含杂质和盐分较少，侵蚀和结垢不严峻，能维持机件良好的散热。（2）出水温度可提高到75p90。（2,进水温度也不受自然环境的阻碍，而且温度还能够自动调剂，使进出口温差较小，因此机件所受热应力不致过大。3）燃气与冷却水之间的温度降减小，减小了传给冷却水的热损失，能够提高工作循环 的热效率。缺点是整个系统较为复杂。大型低速柴油机的冷却系统一样是由几个独立的管系组成，别离输送冷却介质去冷却气缸 套和气缸盖、活塞、喷油器、增压器、增压后的空气等。9esdz58/100型柴油机冷却系统有 如下四个独立冷却管系：（1）空气冷却器管系（图6-4）：增压后

7、的空气通过空气冷却器由海水进行冷却，海水泵 将海水从舷外吸入经进水总管及支管通入空气冷却器，然后从出水支管汇于出水总管排出。在 进、出支管上均设有截止阀，以便调剂或切断进入各空气冷却器的海水量。海水进ii图6-4空气冷却器冷却管系（2）气缸、气缸盖及增压器冷却管系（图6-5）：淡水由淡水泵打入主机的进水总管，由 此别离进入各气缸水套空间下部，沿导向槽往上流动，经气缸套上部隔圈从旁通弯管引入气缸 盖，再由气缸盖进入出水总管，然后一部份直接流回到循环水柜，一部份经管路引到增压器, 冷却废气和排气蜗壳，两部份的水量分派能够调剂，以利于冷却增压器。通过阀门的关和开, 可把对增压器和对气缸的冷却改成并联

8、式。3）活塞冷却管系：由淡水泵来的冷却水经进水总管到各支管，再由伸缩管引入活塞头 部，冷却活塞头部后的冷却水经旁孔回到伸缩管的外部空间,经出口流回到活塞冷却水循环柜。（4）喷油器冷却管系：该机喷油器也用水冷却，为了幸免柴油混入整个冷却水中，喷油 器采纳独立冷却系统。由淡水泵来的淡水经总管、各支管进入喷油器冷却水腔，冷却后的淡水 聚集到排水总管回到循环水柜。3 .中央冷却系统这种冷却系统的大体特点是利用不同工作温度的两个单独的淡水循环系统：高温的热淡 水（约80昭85。0和低温的温淡水（约30c40c）闭式系统。前者用于冷却主机，后者 用于冷却热淡水和各类冷却器。受热后的温淡水在一个中央冷却器中

9、由开式的海水系统进行冷 却。因此，可保证只利用一个用海水作为冷却液的冷却器。以下图所示为man/b&wlmc/mce型柴油机利用的中央冷却系统。主机缸套冷却水为 热淡水循环系统，发电副机缸套水为温淡水系统。其主、副机缸套水循环系统主机活塞采纳滑 油冷却，喷油器为非冷却式。温淡水由中央冷却水泵3泵出别离冷却主机滑油冷却器4、空气 冷却器五、主机缸套水冷却器8,其回水经总管聚集后流至中央冷却泵3 （共三台）入口处。 此温淡水同时兼作发电副机缸套水，其出口水在航行时（阀a开启，阀b关闭）流至单设的 中央冷却泵3入口处。在港泊期间（阀a关闭，阀b开启），发电副机缸套冷却水可用来给主 机暖机。受热后的温

10、淡水可在中央冷却器2中由主海水泵1泵出的海水进行冷却。由此，简化 了船舶海水管系，使海水管系最短。另外在系统中装有多个温度传感器10和相应的热力操纵 阀9,可依照水温的转变调剂旁通水量大小。海水进口lmc/mce型柴油机利用的中央冷却系统中央冷却系统有以下明显优势：（1）海水管系及中央冷却器的维修工作减至最低限度：（2）气缸冷却水温度稳固，不受工况转变的阻碍，因此使柴油机始终在最正确冷却状态 下运转：（3）淡水循环可连年维持清洁，维修工作量极少。中央冷却系统也存在以下缺点：增加了中央冷却器及其辅助设备与管系，因此投资费用较高；由于附加管系的阻力损失，使泵送耗功也有所增加。在近代建造的现代化船舶

11、中，大多采 纳中央冷却系统。第二节冷却系统的设备一、水泵水泵的功用是使冷却水有必然的压力，加速循环流动。离心式水泵因其结构简单、尺寸小、 排量大、工作靠得住、制造容易，和当水泵由于故障而停止工作时，冷却水仍可进行自然循环, 避免柴油机因局部过热而损坏等优势，在冷却系统中被普遍采纳。缺点是吸头低、扬程小。二、膨胀水箱膨张水箱设置在淡水系统的高处，各冷却水管系出口的最高处均有细管与膨胀水箱相通, 水箱底部用管子与淡水泵的入口相通。膨胀水箱是闭式淡水系统中的重要机件，它有如下功用： 当系统中的淡水受热后膨胀或冷却后收缩时，能提供膨张收缩的余地：能及时排出系统中 的气体：当淡水蒸发或系统有漏泄时能及时

12、给系统补水：高置的膨胀水箱还保证了淡水泵 具有必然的吸入压力；膨胀水箱还可作为水处置的投药处：暖缸时也可通过它对淡水进行 加温。三、冷却器淡水冷却器是用海水来冷却封锁循环的淡水:滑油冷却器是用水来冷却润滑系统中温度升 高的滑油：空气冷却器是用水来冷却增压后温度升高的空气。从热互换的角度来看，它们都是 热互换器。最近几年来显现了一些较新式的板式热互换器，但目前船舶柴油机上利用较普遍的 仍是管式热互换器。淡水冷却器结构原理与前述滑油冷却器相近。四、调温器调温器是柴油机冷却系统中的温度自动调剂设备。柴油机运转时，要求冷却水温能维持在 必然范围。冷却水的循环线路和流量由自动调温器来操纵：当水温较低时，

13、使冷却水不去淡水 冷却器冷却，只进行有利于提高进水温度的“小循环”；当水温升高到必然数值时，再使冷却 水全数通过淡水冷却器，进行有利于降低进水温度的“大循环”：或是一部份冷却水作大循环, 另一部份作小循环，使冷却水汇合时取得适宜的进水温度。目前调温器的型式较多，但较经常使用的是波纹管调温器和蜡质调温器。图6-9是波纹管调温器工作原理图。在波纹型密封容器2内装有易于挥发的乙醇或乙醛与 蒸储水溶液（比例为1 ：2）。波纹管浸在冷却水的出水流中，感受着出水温度的高低，并产生 不同的伸长或收缩。当水温低于所要求的数值时，主阀6关小或关闭，旁通阀3打开，使得一 部份或全数冷却水直接流向循环冷却水泵的入口，不通过冷却器。若是水温达最大值时，波纹 管膨胀到使主阀全开，旁通阀全关，致使冷却水全数流向冷却器。经冷却后再流至循环水泵入 口。波纹管型式调温器结构简单，可是由薄金属片做成的波纹管工作靠得住性差，利用寿命也 短。图6-10是蜡质调温器的一种结构型式。它的感温元件是由