大型邮轮结构风道设计优化.pdf

第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.大型邮轮结构风道设计优化项绍行刘明钱希鸿(上海外高桥造船有限公司上海)摘 要:为推进大型邮轮结构风道设计国产化同时解决结构风道贯通性检查方面的难题根据邮轮规格书和 对邮轮各舱室送风量进行计算与芬坎蒂尼船厂提供的设计数据做对比分析双方在计算过程中差异根据计算获得的风量数据提出两种用于检查结构风道贯通性的方法分析结果表明各舱室的送风量误差控制在 以内造成差异的主要原因是舱室面积和舱室设备热取值不同利用数学模型法和内部建管法可提高结构风道内部贯通性检查的效率减少施工后期因结构风道封堵问题而造成的返工问题关键词:结构风道送风量计算贯通性检查中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:项绍行()男硕士助理工程师研究方向:船舶空调冷藏设计 国内首制大型邮轮对风量有极大的需求但是现有的风管尺寸难以满足风量的运输依托船体结构设计的结构风道应运而生 全船设计有 多条结构风道总长度达 可以支持输送较大风量减少风管的使用提高空间的利用本文根据邮轮规格书和 对.和.空调站控制的舱室进行风量计算并与芬坎蒂尼提供的邮轮详细设计数据进行对比 同时要保证结构风道的正常使用需要保持结构风道的贯通性所以提出了加快贯通性检查的方法解决贯通性检查的难题 结构风道的作用结构风道主要有两种作用:机械送/排风、空调送/排风.机械送/排风结构风道用于机械送风时需要在通风末端安装除水装置和通风百叶窗保证进入结构风道空气的干燥性 而用于机械排风时只需要在通风末端安装通风百叶窗即可保证在风机停止运行时外界的灰尘不进入结构风道内 机械送风结构风道及机械排风结构风道分别见图、.空调送/排风结构风道用于空调器送/排风时若周围舱室图 机械送风结构风道图 械排风结构风道有噪音要求需要在内部加装消音片对其进行降噪处理 同时送风管末端需要安装除水装置和百叶窗排风管末端安装通风百叶窗 图 是空调送/排风结构风道 结构风道设计计算.结构风道设计条件以居住舱室为例由于邮轮规格书规定乘客舱室需要配备风机盘管所以乘客舱室的新风量只需满足和厕所抽风量平衡 以船员舱室为例 年第 期项绍行等:大型邮轮结构风道设计优化船海工程第 卷图 空调送/排风结构风道对舱室进行热负荷计算空调系统设计工况夏季:室外 .室内 (中庭甲板 .).冬季:室外.室内 海水温度:最低海水温度:服务处所基础工况(厨房、洗衣房和配餐室)应按表 要求设计表 空调系统设计条件季节室外环境送风温度冬季.大于 夏季 .低于室外温度 最低不低于 .热传递.计算方法对于每个单独表面传递损失或增加按公式()计算单位为 ()式中:为空气温差(对于有空调和无空调内部舱室之间的空气温差见.)为面积 的总传热系数/()为舱壁的表面积.总传热系数总传热系数值见表 是假定露天的或与热的或冷的处所相邻的或与热设备或热管系相邻的所有表面设有合适的隔热层的情况下求得的除船东另有规定外应选用表 中的数值 其他情况系数计算方法见式().传热系数计算 ()式中:为总传热系数/()为传热表面空气放热系数/()风速为 /时的外露表面 /()风速为./时的内露表面 /()为隔热材料厚度为各隔热层材料导热系数/(表 总传热系数/()序号表面总传热系数 未暴露在太阳辐射下的露天甲板、船舷和外露舱壁.靠机舱、货舱或其他无空调舱室的甲板和舱壁.靠锅炉舱或机舱中锅炉的甲板和舱壁.靠暴露在日光下的开敞或露天甲板和加热柜的甲板.舷窗和矩形窗(单层玻璃).舷窗和矩形窗(双层玻璃).靠通道围壁(无隔声设施).靠通道围壁(有隔声设施).集控室围壁和靠机舱天花板.靠机舱的集控室地板.窗户(三层玻璃).)为空气层热阻/为不同材料层之间的热阻单位为(/)为钢结构的修正系数相同厚度的平面状隔热时 .相同厚度的波纹状隔热时.人体热增量室内在 的气温条件下人体散发的潜热和显热值见表 规定表 人体活动程度和散热量活动程度热的类型散热量坐着休息显热潜热中等、重体力劳动显热潜热.照明及其他热源热增量利用日光的处所照明产生的热增量可以忽略不计 无日光的处所照明热负荷按船东建议或有关权力机构规定的额定功率计算 当船东或有关权力机构对额定输出功率没有规定时一般照明热负荷则按表 的数值选用已考虑有关照明要求 表 一般照明的热增量/处所白炽灯荧光灯居住舱室等大餐厅或小餐厅健身房等.空调舱室送风量计算.根据换气次数确定送风()式中:为舱室的换气次数 为舱室容积 年第 期项绍行等:大型邮轮结构风道设计优化船海工程第 卷.夏季工况各舱室热平衡所需送风量()式中:为每个舱室夏季工况热平衡所需送风量/为每个空调舱室舱内显热的热量为空气质量热容 /为空气密度./为夏季空调设计送风温差常取.冬季采暖工况各舱室热平衡所需送风量()式中为每个舱室冬季工况热平衡所需送风量/为每个空调舱室舱内显热的热量为空气质量热容 /为空气密度./为冬季采暖温差().舱室送风量计算各空调舱室送风量从式()、()及()计算结果中取大值见表 从表 可以看出两人间的船员舱室换气次数为每小时次根据换气次数确定的送风量为表 舱室送风量计算书空调系统热负荷及风量计算书甲板 甲板房间数量房间编号房间名称 面积.体积.容纳人数换气次数(/).根据换气次数确定送风量/().人体显热.人体潜热/.设备热/.照明热/.热传递计算传热面对应的传热区域面积()()热热损失.合计:.总显热量/.总潜热/.夏季工况热平衡所需送风量/().热损失/.冬季工况热平衡所需送风量/().结论舱室所需送风量/()./夏季工况下该舱室热平衡所需送风量为./冬季采暖工况下该舱室热平衡所需送风量为./根据风量计算原则取最大值 确定该舱室送风量为./船设计送风量是./与本节设计的送风量误差仅为.根据上述内容可以计算出空调站对应的舱室的风量见表 根据大型邮轮规格书以及 规范对.和.空调站控制的舱室进行风量计算并与大型邮轮详设图纸中所给的风量进行对比计算误差控制在 以内 分析认为造成误差的原因主要有两点:对于有换气次数要求的舱室本文提供的舱室底面积与纷坎蒂尼船厂提供的底面积数据有误差对于无换气次数要求的舱室本文在定义设备热时与纷坎 年第 期项绍行等:大型邮轮结构风道设计优化船海工程第 卷表 舱室送风量计算汇总表/舱室类型甲板计算风量(单间)大型邮轮设计风量误差/.蒂尼船厂不一致 汇总计算后可以得出.空调站所需的进风量为 ./设 计 风 量 为 ./误 差 为.空调站所需的进风量为./设计风量./误差为.结构风道设计.和 .空调站对风量要求较高若采用风管的形式给空调站进风由于风管截面积较大会减小其他专业的铁舾件的布置空间 所以依托船体结构搭建结构风道可以减少布置空间的侵占由于结构风道通常是矩形结构所以根据邮轮规格书带绝缘的结构风道的最大风速要低于 /不带绝缘的结构风道的最大风速要低于 /结构风道分为单用和多用两种类型 当结构风道只用于 .空调站进风时结构风道设计的最小截面积为.当结构风道只用于 .空调站进风时结构风道设计的最小截面积为.两者共用的结构风道设计的最小截面积为.当结构风道截面积变化较大时需要在结构风道内部增加导流板减少内部气流压力和流速变化造成的噪音和振动 结构风道贯通性检查结构风道是由舱壁和甲板围成的密封通道在大型邮轮中大部分结构风道通常要跨越几层甚至十几层甲板区域所以结构风道内部与甲板、舱壁接触的地方需要开孔保持结构风道的贯通但是在建模过程中若漏开孔导致结构风道内部气体不流通需要投入一定的人力对结构风道模型进行检查 由于 软件视图的光影效果不是很理所以贯通性检查会比较困难而且在多条结构风道交汇处容易遗漏一些关键位置的开孔检查 因此提出两种方法用于检查结构风道贯通性)根据第 章计算的结构风道风量分配结果利用 软件提出一种结构风道贯通性检查的数学模型用于检查结构风道模型的封堵情况减少施工后期因结构风道封堵而造成的返工问题 同时根据输入输出的风量计算每个结点处的风速并与实船数据进行对比用于验证第 章风量计算模型的准确性)根据 软件的原功能在结构风道模型内部建立风管模型利用实体模型发生干涉时会出现红色球体的特性检查结构风道的贯通性.数学模型法根据 模型绘制结构风道模型见图 图 结构风道模型示意根据图 建立计算模型 ()()式中:为结构风道总进风量/为单层甲板单个出风口所需送风量/为结构风道涉及的甲板层数个 为结构风道在各层甲板的出风口数量个 年第 期项绍行等:大型邮轮结构风道设计优化船海工程第 卷在结构风道与甲板的交界处设置测量点用于测量交界处的风量 ()式中:为交界处的风量/为甲板数减 当结构风道模型的某一处发生封堵该处的风量 该层与下层甲板交界处的风量就会增加将风量与第 章的设计风量做对比可快速判断该层结构风道是否有封堵的现象提高结构风道贯通性检查的效率.内部建管法.内部建管规则)风管与结构风道统一命名规则一个结构风道对应一根风管风管的命名与结构风道相同)风管建模规则()风管尽量建在结构风道内部中心位置()风管从结构风道的进口开始建模到结构风道出口结束 有些结构风道内部会进行分流需要将风管分成两路建模()有些结构风道内部安装了插片式消音器风管建模过程中要避免与消音器发生干涉()风管直径为 该直径是系统默认的常用风管直径方便操作直径 的风管可以从消音片的空隙穿过不发生干涉.内部建管优势在 软件中实体模型发生干涉时会出现红色球体提醒操作人员此处发生干涉 利用此特性可以快速检查结构风道内部的开孔情况提高结构风道贯通性检查的效率 风管与未开孔的结构干涉图见图 风管与结构发生干涉此处的结构需要拆除保持结构风道的贯通性 说明结构风道内部建管具有一定的价值用于提高人工检查的准确率降低现场后期施工的难度同时由于结构风道参考模型没有像风管一样建立一一对应的目录只能一次性调取整层甲板上所有的结构风道不利于结构风道一对一检查 所以根据.的规则通过结构风道内部图 风管与未开孔的结构干涉图的风管可快速定位对应的结构风道方便操作人员观察结构风道模型 最后通过测量风管的长度来估算结构风道的长度 结论关于大型邮轮结构风道的详细设计还在探索中根据邮轮规格书和 将计算风量与芬坎蒂尼船厂的设计风量进行对比分析其中的异同点优化结构风道风量的计算方法有助于推进结构风道详细设计 并且利用计算结果提出的数学模型法以及结构风道内部建管法可以提高贯通性检查的效率加快邮轮生产设计的进程参考文献 张明杨文巍徐赛凤.邮轮空调通风生产设计过程管理.船海工程():.中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册:轮机分册.北京:国防工业出版社.().:.沈小兴马亚成.车汽车滚装船货舱结构风道设计.船舶设计通讯():.徐金财李朝奎陈建辉.一种基于 与 的三维模型构建方法.测绘通报():.(下转第 页)年第 期黄伟等:管道式气体探头布置与安装设计船海工程第 卷装对于不满足可燃气及烟探头安装空间的情况需要加长风管导管)管道式可燃气及烟探头安装高度不宜超过 如不可避免应考虑增加维护平台及爬梯以方便后期的维护和测试)管道式可燃气及烟探头位置如被遮挡需要降低安装高度或选择新位置安装以方便后期观察及检修)对于安装探头的风管管段可预先让风管厂家根据探头设计开孔尺寸在风管上开孔从而避免因现场不规范开孔造成风管密封效果减弱参考文献 中国海洋石油总公司.海洋石油工程设计指南:海洋石油工程 与单点系泊系统设计.北京:石油工业出版社.:.中国船级社.海上移动式全船入级与建造规范.北京:人民交通出版社.(.):.:(上接第 页)(.):.: