CB Z 204-1982 潜艇柴油机动力装置进、排气系统设计方法.pdf

1、CBZ C8/Z 2 o 4-s 2 潜艇柴油机动力装置进，排气系统设计方法1983 -J2 -O I发布中国；油工业总公司执法中国船舶工业怒、公司指导性拔术文件潜艇柴油机动力装置进、排气系统设计方法l 定义CB/220 4- 82 俯姐姐：l 2 在潜艇中向柴油机导入新鲜空气并将柴袖机产生的废气导向舷外的系统，称为进、排气系统。2 系统组成潜艇柴油机动力装置进、排气系统分为水土进、排气系统和水下进、排气系统。2. l 水上进气系统的组成水上进气系统一般由进气固栏，水土进气外舌阀及其传动装置，进气内舌问及其传动装置，舱内进气围壁，布L舱空气量调节阀及其传动装置等部件，与连通这些都件的进气管道所

2、组成2. 2 水上排气系统的组成水上排气系统一般由膨胀接头，排气内舌阀及其传动装置，水上拌气外舌jf可及其传动装置，水土排气口等部件与连通这些部件的排气管道所组成。2. 3 水下进气系统的组成水下进气系统一般由防浪阀，活动空气筒及其升降机构，固定空气筒，水下进气外舌阀及其传动装置，进气内舌阀及其传动装置，舱内进气围壁，机舱空气暨调节阀及其传动装置等部件以及将这些部件连通起来的进气管道所组成从进气内舌阀前直到机舱那段管珞，在通常情况下和水土进气系统共用。2 4 水下排气系统的组成水下排气系统一般由排气膨胀接头，排气内舌阀，止自舌i词，水下排气外舌阀，低压吹除舌阀p舌阀的传动装置，水下排气口等部件

3、与连通这些都件的排气管珞所组成。中国姐姐工业总公司1B8 3 - 02 - o t 1t1精CB/Z2 04-8 2 从排气膨胀接头到排气内舌阀后那段管赂，在通常情况下和水土排气系统共用3 辅助系统潜艇柴油机动力装置进、排气系统，为本身正常工作以及满足潜艇和柴油机的某些要求，一般还应有下列辅助系统a 防浪阀加热系统；b 疏水注水系统；人排气管路冷却系统；d. 通气管废气压力测壁系统；e 舌阀和传动装置集中润滑系统；/. 液压或压缩空气操纵系统；g. 安全报警和指示讯号系统”4 一般要求与设计原则4 l 倒一个独立的进、排气系统，至少必须有内、外两道闭锁视具体情况，有些闭锁可以共用内闭锁应紧靠耐

4、压船体4. 2 在水下排气系统中，当柴油机工作时，若存在海水灌入的危险，则应设置止回阀。4. 3 在活动空气筒的顶端应设专用的防浪阀，在固定空气筒的下部应设有集水器和疏水管。4. 4 在外闭锁与内部锁之间或外闵锁与耐压船体之间的管路应做成耐压的。其所能承受的压力应与潜艇下潜到极限深度所承受的压力一致，其余的管路做成非耐压的，但应保证良好的气密性4. 5 在排气系统中F应考虑尽可能地减低排气噪音、辉、灭火花、减少烟度、减低废气在海水中引起的水花高度以提高潜艇的隐蔽性4. 6 当潜艇下潜时所有位于外舌阀以外的管路，应具有快速注水的性能。当潜艇上浮时，所有位于排气外舌阀以外的管路，应具有快速排水的性

5、能4. 7 凡在柴油机工作时，没有浸入胁中的排气管和阀件，原则上均应具有冷却水套并导入冷却水进行冷却。凡位于耐压船体内，又不便于冷却的部件或CB/Z2 0 4 82 部位，均应采取其它绝热措施4 8 在柴油机排气集管与潜艇排气管之间，应设置专门装置，以消除由于排气管受热膨胀而产生的沿轴线方向的仲长；同时还应设置减振装置，以减少柴油机的振动传到船体上去4. 9 在可能的条件下，管赂的直径应尽可能大；在直径取定的情况下，管路应设计得阻力最小，以减少机舱的真空度和柴油机的排气背压在没有风浪影响时，机舱真空度和柴油机排气背压一般应在表l所列数值范围内：表1水土工况通气管工况单位机舱真空度150200

6、400气1000mm Hz o 柴油机排气背压o. 0 8o. 15 o. 30 0. 6 0 kg .f /cm 进、排气管道中空气和废气最犬流速参考表2选取表2水上进、排气系统水下进、排气系统单位进气管2 5 3 0 3 5 4 5 11l/1 排气管5 06 0 6 0l 2 0 m/a j主：表i、表2中数据适用于分别设有水上、水下两套进、排气系统的情况。当两套系统合并时，应按水下进、排气系统考虑。4. l 0 机舱内的进气管出口不应直街辈在柴油机进气口土，而应放在机舱的下部，更不能对着工作人员操纵部位。4. l 1 要有必要的安全报警和指示讯号装置3 斗CB/Z2 0 4-8 2 5

7、 进、排气系统一些主要参数的估算。5. 1 进气量5. l. 1 当柴油机基本参数选定时74U S凡Z v 4. 9 R J王时，应满足式要求：Ek 1. 4 P.I/. 4 (l z) R 当l d绍（丁）z . (17) mFi 一向n对于国截面管，则dz D乡dnD 苦sh亨d1十一一一（一一）与十一一一（一一一）. a& i. mz D 2 rnz Dn 勺，D.3，D何一一为各段支管的直径，m;马，马，.F一一为各段支管的横截面面积，m2;D,F一一分别为总管的直径和截面面积8. 3 进气管路特性计算8. 3. 1 公式I Gk 8. . P k = pidl（一)(!) .-. A

8、 式中：二飞pk一迸气管路的流体阻力，即潜艇机舱的真空度，fgf/ffi2;。一一所选定的标准状态下的犬气压力，均mz;G品流经进气管道的空气的重量流量，均f/k;A一系数，A川川在！g ”主ski&R居T后p17 CB/Z204-82 Fk一一与所选定的进气管路标称通径dIr相应的进气管截面面积rnz; 吉8品是一进气管道的设想阻力系数；T kp 进气管道中空气的平均温度，K T一十2于1一一相rE T4 T。一所选定的标准状态下的大气温度，K; T：一所选定的机舱中空气的温度，K; 与一空气的气体常数，RIt = 2 9. 2 7 llJ/K; F一重力加速度，/I = 9, 8 11V

9、s 2 o 8 . 3. 2 步骤ti .根据柴油机空气耗量，设定一系列的G品值。/J .按式（19 ）求出与各Gk值相应的AP品值。c.用各G后，L.P是值作出进气管道的管路特性线Ap 1- =f ( Gk )n s. 3 排气管路特性计算8 . 3. l 公式b.Pf=P (J l十（子）z l ) （川式中：b. P j一一排气管路的流阻损失，句I/ml; ？一一排气出口处废气的压力，p？。十丑。J.gf/ ffiz; 18 CB/Z2 04-8 2 Ho一一废气在出口处承受的静水压头，kg f./mt; 每一一废气的重量流量，均f./4;.fl 卫一一系数，B=3600FfP 亏，hf

10、RfTfp Ff一一与所选定的排气管标称通径df；相应的截面面积，ffi2; Tf p一一一排气管路中废气的平均温度；Tf十Tf 主fp = K; 士一柴油机排气集管出口温度，K; Tf一排气管末端温度，按传热学介绍的一般方法计算或参考母型选驭。2K F , 2Gj Cp-KfEe T / = ( tf + 亡。2Gfcp+K/Ee 2 GJCp十KfFe十27 3 . . t . ( 2 1 ) c p一一一废气在排气管中的平均热容量Kca /Kgf .； K_r.废气对海水的传热系数；F；一一废气与海水的换热面积，ffiz; tw。一一所选定的海水水温2；CB/Z20 4-8 2 t f一

11、一柴油机排气集管出口处废气的温度，；Rf二一废气的气体常数，Rf = 29. 32 111/K; 吉akf一一一排气管路的设想阻力系数8. 3. 2 步骤a .根据柴油机废气量情况设定一系列的Gf值h .根据（20）式计算出相应的Apf值c .用各Gf, 6P f值作出排气管路特性线，p6=f1(Gf)其中：与一柴油机的背压，与Ho十二L勺.19.l只nzn8. 4 进气管路与排气管路配合特性计算8 . 4. 1 废气流量与空气流量之间的关系l G .f = G k + GT = G Ir. ( l + ) ( 22 ) J；也式中：G T一柴油机每小时的燃油耗量，均f/; 2。f；一完全燃烧

12、1啪理论上所需要的空气量，l = 14. 3 kqf 问燃料一一柴油机的过最空气系数8. 4. 2 步骤a .设定进气真空度为kl.6Pk2 . .6.P与抑。h .通过进气管路特性线6P/& = .f ( G川，查得相应的G品值。参数单位依据。B/Z204-8 2 。按（2 2）式求得相应的Gf值。d.通过排气管路特性线查得相应的背压pb值ae .将以上结果列于下表7中：表7真空度！SEk 空气流量GK废气流量GIkgf /mz 飞I/n 19f品设足且，查6Pftf(GIt) 按22）式计算. . . 6Plcj Gk.i Gjj . . . 背压Pb均l/mZ 查p；fl(Gf). p

13、b .i . . 作进气管路与排气管路配合特性线Pb=I 2 ( 6P川。备注注：当有分支管路时，应注意流体递过一根支管或多根支管具有不阔的管路特性。8. 5 柴油机在配上进、排气系统后的通过特性计算。8 . 5. l 计算前应具备下列曲线。n，柴油机吸气消音队真空度6Ple随柴油机转速绍，背压门变化曲线；b.压气机出口压力与储气室压力之差6P11是随柴油机转速仰，背压Pb变化曲线；c.当柴油机转速一定时储气室压力勺随柴油机背压Pb变化曲线；1 .压气机特性ZI 22 CB/Z2 0 4一82 注：以土曲线全部没有或部分缺少时，只能参考母型柴油机选取8. 5. 2 步骤a.将柴油机的转速分挡，

14、n1 n z ,. , i h.对于每一档转速ni按表7中每一组APft.f, P!Jj计算压气机的压比口r i J i .i 丁了一.2 3) u . , J p Ii .i一一在川下对应于Apk.f, Po.f的，压气机的进口压力，同f/m2 o p I i .i = p 0 - 6 P I J i j号，.( 2 4 ) &/t Ii j一在ni下对应于P!Jj时由曲线a查得的消音器吸入真空度，If/m2; P. i j一一在ni下对应于P!J.f的，压气机的出口压力，l9/m2;p i j = po +Pk i .f + P 11/(j j ( 2 5 ) fI II/, . 一一在n

15、J下对应于与j时，由曲线查得的压气机出口压力品ZJ r 与储气室压力之差，句f/mz; p Ir. i .i一一在nj下对应于pb .i时，由曲线c查得的储气室压力，同m2;CB/Z 2 04-8 2 c.由压气机的特性，根据ni和ij查得压气机的容积流量. . a .e , nH吨J.计算压气机入口处空气的比重yI /r,i J I i .1 Y . =.( 2 6 ) 是ij RT。e .计算压气机在ni和LP品.i,pbj下的重量diij 、，月tq ,-1 .,J .e , .eF . 罩，陪nW 、一. , .e , nu 计算在ni和APfc, P!J.f下通过进气管道的重量流量，

16、Gftij=Z1 Zz aki j . ( 28) z i一一在工作的柴油机的台数；Zz一一每台柴油机土所装备的压气机台数。.fl .在n绍i的条件下，在进气管路特性线图上作LPft.i= f ( Gkij）曲线，此两曲线的交点就是柴油机配上潜艇进排气系统后在转速为ni时通过柴油机的实际空气流量G1. i和机舱真空度ki品由APfr: i在进、排气管路配合特性图pb = f 2 (6P k）上可查得实际背压pbi再通过排气管路特性与1(al）可查得实际废气流量01i . i .将以上计算过程用到表的方式表示在表8中仿23 2斗CB/Z2 0 4/8 2 8. 5. 3 将表8中计算的结果绘于综

17、合图中，此图是根据潜艇快速性计算书及柴油机许用功率图绘制的。8 5. 4 根据此综合图，可以确定所需了解的各种工况下，机舱的真空度和柴油机的背压。表81 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 i巳17 18 柴真消压柴储气储机压压机气容压压压管实际值泊音气泊气出元飞:-，飞. , I!: 、气路空气真背气废机空器机机室室口机机机机的备转吸入背压压压出的入重重的空的速度入口压力力力口压积流口莹莹量重度压重量真压与之压比量比量流量流y王空力压差力重量流流量 !| 内A凡A已? 凡Ipl I A pI( p G. I( (K e二母母民A凡J .)!) 母千YP.响合 吨面A叭W叭IKi 与；11;,t 二吗J；到( K前同ji号f与？;h /m1众;( 问A- A乌飞f.,j 飞。,A r11:,1 有i.j Q 也6:,j 马勺r, fi.二6f i主：i = l 2 ,.n 可根据具体情况人为的分档.i=l, 2, CB/Z204-82 附加说明：本标准由1l 9的归口本标准由70 l所负责起草本标准主要起草人：张建华25