要：利用流体力学的相关理论，对船舶主机缸套冷却水系统的管路进行了分析，给出了

　　船舶主机缸套水冷却系统的管路水力计算模型。计算结果表明，该模型具有一定的精确度。

　　船舶主机缸套冷却水系统作为船舶柴油机主要的动力系统之一，其工作要求是：主机

　　在整个工作范围内，系统能对主机进行适度、可靠的冷却，特别是保证主机缸套冷却水出口

　　温度稳定，防止主机缸套过冷或过热。设计适合工作要求的主机缸套水冷却系统，这就需要

　　套冷却水系统的管路水力计算的数学模型，然后应用于实际系统，对系统中各点的流量、压

　　缸套冷却水泵大多采用离心泵，而泵的排量与泵本身的特性和管路的水力特性有关，

　　只有在泵的排出压力与管路在当前流量下的总压降相等时，泵才能稳定工作在这个流量下

　　其中水泵的特性曲线可以从说明书中计算得到，因此，只要计算出管路特性曲线即可，

　　利用离心泵的特性曲线必须和缸套冷却水管路的水力特性曲线相匹配这一原理，就可以

　　流体在管道内流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就要损失能量，这称为沿程

　　损失（沿程摩擦阻力）；而当流体通过管道的一些附件时，如阀门、弯头等，由于流体流动

　　的方向或速度的改变，产生局部漩涡和撞击，也要产生能量损失，这称为局部损失

　　冷却水管道的流动阻力包括：沿程阻力损失（取决于雷诺数 Re 和管内壁粗糙度Δ/d），

　　由于当水温变化不大时，水的运动粘度随温度的变化也不大，因此可以取水在 75℃时

　　的运动粘度作为缸套冷却水管内冷却水的平均运动粘度，水在 75℃时的运动粘度为 0.00380

　　m2/s。而且缸套冷却水管路中冷却水的设计流动速度一般为 1-3 m/s，本系统的主淡水管路

　　可见，高温冷却水管路中冷却水的流动状态处于旺盛的紊流。在整个紊流区，沿程阻力

　　局部阻力系数ζ值，一般用实验方法确定的。缸套冷却水系统中大多数元件（通用元件）

　　的局部阻力系数值可以查具体的相关参考资料，如水力学手册等。其中较难确定的是柴油机

　　内部的局部阻力系数、缸套水冷却器内的局部阻力系数以及三通调节阀调节过程中，三通阀

　　其中柴油机内部的局部阻力系数可以通过试验的方法得到。在主管路流量已知（由流量

　　计测出）的情况下，测出进、出柴油机的冷却水压力，根据压力的变化值就可以计算出柴油

　　由于缸套水冷却器的局部阻力系数难以确定，因此可以考虑用经验公式直接求冷却水流

　　对于三通阀，本系统中采用的是理想特性为直线特性的对称三通阀，由参考文献三可知：

　　对于可调比 R＝30 的三通阀，设阀门开度为 x，则某一支路的阀门阻力系数

　　然，对于一个复杂的水力管路而言，其水力特性的确定主要取决于总的阻力系数 C 确定

　　有了整个管路的等效阻力系数，就可以确定管路水力特性曲线，再加上缸套冷却水泵的

　　本系统所用的离心泵的型号为：ESE－100C。通过查说明书，测得了几组缸套冷却水泵

　　在上述工作的基础上，就可以编制计算程序，对具有三通阀管路的工作流量进行了模

　　（1） 输入管路特性参数（阻力系数、管壁粗糙度，管路尺寸等），三通调节阀特性参数，

　　（2） 计算各单元的局部阻力系数，包括柴油机内部阻力系数、缸套水冷却器的局部阻力

　　（7） 根据缸套冷却水泵的 H－Q 关系式计算当缸套冷却水泵流量为 Q 时水泵的压头

　　（8） 判断 H S － H B 是否小于 ，如不满足，令 Q ＝ Q ＋ S ，代入步骤（5），并重复

　　随着柴油机动力装置设计水平的整体进步，对船舶冷却系统的设计要求也越来越高，冷

　　却系统的设计必须建立在科学计算的基础上。本文通过计算，先后得到系统管路压降和冷却

　　水泵的数学表达式，利用离心泵的特性曲线和缸套冷却水管路的水力特性曲线的匹配，计算

　　出了管路的流量。此方法简便易懂。但由于阻力元件的阻力系数一般为经验数据，这会影响

　　[2] 费千。 船舶辅机 [ M ]， 大连：大连海事大学出版社， 1998。

　　[4] 尹自斌，孙培廷。 船舶中央冷却系统的管路水力计算模型 [ J ]. 世界海运，2003，26（1）：51－53。

　　[5] 吴桂涛，黄连忠，孙培廷。 船舶主机缸套冷却三通调节阀得水力计算方法 [ J ]。 大连海事大学学

　　上式中，全开 ＝ 全开 ，为当三通阀的某个支路全开时，该支路的三通阀的局部阻力