第一章_船舶动力装置系统_第五节_排气系统

33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)；图1-1534Lo――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=mgq式中：——废气平均密度(kg／m3)；tmg——排气管中废气平均温度(℃)tmg=2121ggtt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／3m；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。35（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I3．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。图1-17排气管示意图II（主机+消声器、辅助炉＋循环泵）36表1-10国外部分国家船舶噪声标准（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110110110－110105100110110－集控室75757575757565758075无控制室机舱909090909090－909090图1-18主机排气出口膨胀节及固定点图1-19水平管段膨胀节及固定点（弹簧托架）图1-20水平管段固定点（弹簧吊架）