機艙誘導通風系統

柴鎮江

（海軍駐滬東中華造船(集團)有限公司軍事代表室，上海 200129）

機艙誘導通風系統

柴鎮江

（海軍駐滬東中華造船(集團)有限公司軍事代表室，上海 200129）

誘導通風系統是沒有矩形風管的通風系統，這降低了能耗，節省成本，具有極佳的氣流組織，避免短路和消除通風死角，提高通風效果，符合現代社會向集約型、環保型高效性發展的要求，未來必將有良好的發展前景。

誘導通風；噴嘴；射流；機艙通風

0 引言

誘導通風系統主要由射流噴嘴、撓曲軟管、螺旋風管及高壓誘導風機組成，系統簡單，成本低，通風效果好，尤其適用于船舶機艙、貨艙、車庫及大型場館建筑物的送風。我國自行設計建造的某型護衛艦和某型號破冰船，機艙就采用了這種先進的誘導通風系統。

1 工作原理

誘導通風是根據動量守恒原理，利用少量高壓空氣通過高速噴嘴向自由空間噴射成束的氣流，由于氣流本身的粘性和湍流橫向脈動，不斷誘導和卷吸周圍靜止的空氣，使射流沿軸線方向橫截面不斷擴大，帶動周圍大量空氣在無風管的條件下，沿指定路線流動，將空氣輸送到人們所期待的區域，誘導比可達1:20。所以，誘導通風系統是機艙、貨艙等空間提高通風效率和降低成本的最佳選擇[1]。

艦船機艙的誘導通風系統，通常采用軸流通風機或離心通風機，通過風道先向機艙輸送足夠的新鮮空氣。然后，由設置在機艙內的誘導通風系統，將新鮮空氣直接輸送到機艙主輔機需要的燃燒區域和人員的操作區域，以消除余熱和排除廢氣的區域。誘導通風系統的小型高速離心風機，通過連接在小型螺旋風管上的多個小型噴嘴，向調定的不同方向噴出高速射流，引導大量空氣沿設計的路線流動，輸送到指定的任何場所。

圖1為誘導通風系統示意圖。由系統的4只噴嘴向不同方向噴出的氣流引導空氣沿著設定的路線流動，從而取代傳統的矩形風管。

圖1 無風管的誘導通風系統示意圖

2 噴嘴結構

可撓式射流噴嘴組是誘導通風系統的主要部件，由噴嘴、軟管、調風門組成，按照國外的經驗，噴嘴材料一般為ABS樹脂，外表面鍍鉻，氣流變截面后，加快流動速度，向噴嘴外噴射出成束的氣流。調風門的材質為不銹鋼SUS304，用于調節空氣流量的大小，使風量符合設計要求；軟管材質也是不銹鋼SUS304，連接調風門與噴嘴，可按照設計要求或現場情況進行彎曲，改變氣流方向。

噴嘴是誘導通風的關鍵部件，噴嘴可以是圓形或矩形等型式，由于國內外對圓形噴嘴試驗較多，技術上較成熟，所以一般都使用圓形噴嘴，其最大特點是紊流系數小，射程遠，速度衰減慢。目前我們采用的噴嘴，紊流系數、射程、速度衰減等指標，特別適用于機艙面積狹小、設備擁擠、管系復雜、阻擋物多和發熱量大的特殊環境，在艦上使用后取得了良好的效果。

噴嘴的射程是指沿著噴口的中心軸線，從噴口到氣流風速等于0.2m/s左右截面的水平距離，設計時按要求射程來確定送風風速和噴嘴直徑。射流的形狀，主要取決于噴嘴的位置、噴口的直徑、噴口的風速、噴口的角度及送風溫差，也與機艙內設備的布置情況、回風口位置等密切相關。噴嘴的長度一般為噴口直徑的1.6倍左右，側角不大于15°。噴嘴形狀的形狀如圖2所示。

可撓式射流噴嘴組安裝簡易快捷，將噴嘴組調風門帶橡膠密封圈的端口插入風管，用3只φ3mm不銹鋼鉚釘均布固定，接縫外包扎密封膠帶或專用不銹鋼抱箍，確保不會漏風。風管接口處還需設置固定支架，支承整個射流噴嘴組的質量，使之在調整射流方向時反復撓曲后，仍能牢固可靠，不發生震動。當安裝其他設備需要焊接或切割操時，應采用防火材料覆蓋好噴嘴組，避免損壞指示牌。

圖2 噴嘴形狀

3 噴嘴的主要特點

1)噴嘴的射流帶動氣流，在噴嘴的接力傳遞下，通過調整噴口噴射角度，控制這些沒有風管的氣流沿著設計的方向流動與分布，稀釋并吹走任何角落的污濁空氣和有害氣體，消除機器散發出的余熱，改善氣流短路現象，保持環境的清潔，得出最終優化方案，提高通風效率。

2)系統中有較多噴嘴同時工作，可取代主機艙、輔機艙及分油機間、修理間、倉庫等的主風管。當機艙主風機停止運行時，誘導系統仍可保持空氣流通。

3)采用誘導系統時，可取消很多傳統的風管，剩下的風管變得短而直，阻力損失小，意味著主風機降低功率消耗，節省運營成本。

4)現代先進的艦船，機艙面積所占比例越來越小，

設計師千方百計嘗試縮減機艙輔助設施，與此同時,越來越大的主機用于滿足更高速度的需求，而粗大笨重的風管縱橫交錯，密密麻麻，擁擠不堪，占了很大的空間。一旦取消這些占用空間最多和安裝最麻煩的風管，留出空間，有利于機艙設備的合理布置，有利于其他管系及電纜的安裝。誘導風管管徑很小，也可在其他管系安裝完畢后的施工后期安裝，有利于縮短艦船的建造周期。

5)誘導系統空氣通過冷卻器或加熱器，還可用于調節艙室的溫度。

6)誘導通風系統降低風機的電力消耗，取消了絕大部分粗大笨重的風管，節省建造成本，改善通風效果，提高環境舒適度，符合現代社會向集約型、環保型、高效性發展的要求。

目前，國內建筑物的地下車庫大多采用誘導通風系統，取消了風管，降低了層高，節約了土建費用，提高了通風效果。一些艦船的機艙也開始采用誘導通風系統。

圖3為誘導通風系統示意圖。

圖3 誘導通風系統示意圖

與陸地上的地下車庫或大型場所建筑物相比，船舶機艙的面積非常狹小，誘導通風的風量比較小，噴嘴不需太大，一般φ36、φ42mm就能基本滿足風量要求。噴嘴口的射流軸心流速、每個噴嘴的射流風量、射流射程則決定于噴嘴的結構形狀。因此，合適的噴嘴結構是誘導通風系統至關重要的設備，噴嘴之間的距離應經過嚴密的計算。

噴嘴的噪聲隨流速的增加而增大，當流速高達40m/s時，實測噪聲為60dB(A)左右。

噴嘴的阻力損失也隨流速的增加而增大，實測值在20Pa～80Pa之間。由于高壓風機的靜壓在 1500Pa～2000Pa，噴嘴的阻力損失相對還是非常小的。

4 與國外的比較

圖4為國外某船機艙誘導通風系統布置實況。中間的藍色螺旋風管上，安裝著多個向不同角度噴射的噴嘴，引導空氣按照設計路線流動。螺旋風管是誘導通風系統不可缺少的組成部分，它連接高壓誘導通風機和噴嘴，為噴嘴提供噴射用的高壓空氣。螺旋風管和風管附件全部機械化生產，內表面光滑、阻力小、質量輕、強度大、耐腐蝕，連接處密封性好，適用于高壓通風系統。與螺旋風管配套的定型三通、彎頭、異徑接頭等附件，外形美觀、安裝極其方便。

圖4 國外某船機艙誘導通風系統布置實況

5 實測結論

在誘導通風系統中，噴嘴噴出氣流的速度和噪聲，是否會影響船員的工作與健康，中船重工701研究所的實測結論為：1)在不同流量的空氣射流離開噴嘴后，軸心風速快速衰竭，隨著射流射程的增大而繼續減小，距噴嘴口1m～1.5m處的射流軸心風速，已衰竭到滿足艙內人員的安全工作條件下的風速要求；2)在不同流量的空氣射流條件下，單個噴嘴出口的噪聲值均較低。即使由大量噴嘴組成的空氣射流通風系統，其噪聲迭加值絕不會超過85dB(A)，完全滿足機艙噪聲控制的要求。

6 發展方向

目前，船舶機艙誘導通風系統在我國尚處于起步階段,。由于誘導通風系統具有降低風機能耗，節約建設成本，提高環境的舒適度等諸多優點，符合未來社會的發展要求，以后必將在船舶上得到應用。

當前還需要對射流氣流組織的計算、氣流軸心溫度和軸心速度的分布、多股平行射流的相互影響、管系與阻擋物對射流的影響、射流有效作用范圍的界定和射流通風系統的劃分等一系列問題，加強理論與實踐的研究，以便使這一適應時代潮流的先進技術，盡快得到廣泛應用。

[1] 趙承慶, 姜 毅. 氣體射流動力學[M]. 北京: 北京理工大學出版社, 1998.

Jet Inducing Ventilation System for Engine Room

CHAI Zhen-jiang
(Navy Representatives Office at Hudong-zhonghua Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The jet induction ventilation system does not have rectangular duct ventilation system, which can reduce the energy consumption and the cost, and the airflow distribution is excellent. The system can avoid short circuit and eliminate ventilation dead angle and improve the effect of ventilation. The system can also conform to the modern society to intensive, environmental protection,the demands of development of high efficiency, which have good prospects for the development.

jet induced ventilation; nozzle; jet; engine room ventilation

U662

A

柴鎮江（1966-），男，高級工程師。研究方向：艦船輪機工程。