วิธีการออกแบบอากาศในทะเลและน้ำเย็น

กำหนดข้อกำหนดการระบายความร้อน
การคำนวณภาระความร้อน: คำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องลบออก สิ่งนี้ต้องการความรู้เกี่ยวกับแหล่งความร้อนเช่นเครื่องยนต์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อื่น ๆ ที่ตัวทำความเย็นจะให้บริการ

ข้อมูลจำเพาะของอุณหภูมิ: กำหนดอุณหภูมิทางเข้าและทางออกที่ต้องการของอากาศและน้ำ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสื่อความเย็น (อากาศหรือน้ำ) และของเหลวที่เย็นลงเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการถ่ายเทความร้อน สำหรับเครื่องทำความเย็นอากาศในทะเลอุณหภูมิทางเข้าอากาศทั่วไปอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ 20 - 30 องศาขึ้นอยู่กับตำแหน่งและสภาพอากาศ อุณหภูมิทางออกของของเหลวที่เย็นลง (เช่นสารหล่อเย็นเครื่องยนต์) อาจได้รับการออกแบบให้อยู่รอบ ๆ 40 - 50 องศา

เลือกสื่อความเย็นและอัตราการไหล
อากาศเทียบกับน้ำ: พิจารณาข้อดีและข้อเสียของการใช้อากาศหรือน้ำเป็นสื่อความเย็น โดยทั่วไปแล้วแอร์คูลเลอร์จะง่ายขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้นในแง่ของการหลีกเลี่ยงปัญหาเช่นการรั่วไหล แต่อาจมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องทำน้ำเย็น เครื่องทำน้ำเย็นสามารถให้การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมเช่นปั๊มและอาจมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนและการรั่วไหล
การกำหนดอัตราการไหล: ขึ้นอยู่กับภาระความร้อนและคุณสมบัติของตัวกลางทำความเย็นคำนวณอัตราการไหลที่ต้องการ

การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
การเลือกประเภท: มีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทต่าง ๆ เช่นเชลล์ - และ - หลอด, แผ่น - ประเภทและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนครีบ - หลอด สำหรับอากาศในทะเลและเครื่องทำน้ำเย็นจะใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนครีบ - ท่อ ครีบบนท่อเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีสำหรับการถ่ายเทความร้อนปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวทำความเย็น
การออกแบบหลอดและครีบ:
วัสดุหลอด: เลือกวัสดุที่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเลและสามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันของของเหลวได้ ทองแดง - โลหะผสมนิกเกิลมักใช้เนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีในน้ำทะเลและการนำความร้อนสูง
วัสดุครีบและรูปทรงเรขาคณิต: ครีบอลูมิเนียมเป็นตัวเลือกยอดนิยมเนื่องจากคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่มีน้ำหนักเบาและดี รูปทรงเรขาคณิตของครีบรวมถึงความสูงของครีบความหนาและระยะห่างควรได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนสูงสุดในขณะที่ลดแรงดันลดลง สนามครีบ (ระยะห่างระหว่างครีบที่อยู่ติดกัน) สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2 - 5 มม. ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน
การจัดเรียงของหลอด: หลอดสามารถจัดเรียงในรูปแบบที่เซหรือใน - เส้น การเตรียมการที่ถูกเซรุ่มให้การถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น แต่อาจลดแรงดันที่สูงขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดยังเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญและสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 - 30 มม. ขึ้นอยู่กับอัตราการไหลและข้อกำหนดความดัน
 

พิจารณาสภาพแวดล้อมทางทะเล
การป้องกันการกัดกร่อน: เนื่องจากสภาพแวดล้อมทางทะเลมีการกัดกร่อนสูงจึงต้องได้รับการป้องกันจากการกัดกร่อน สิ่งนี้สามารถเกี่ยวข้องกับการใช้การกัดกร่อน - วัสดุที่ทนได้การเคลือบเช่นอีพ็อกซี่หรือสารเคลือบผิวที่ใช้สังกะสีและขั้นตอนการบำรุงรักษาที่เหมาะสม สามารถติดตั้งขั้วบวกเสียสละเพื่อป้องกันตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจากการกัดกร่อนของกัลวานิก
ความต้านทานการสั่นสะเทือนและการกระแทก: เครื่องทำความเย็นควรได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทกที่เกิดขึ้นในระหว่างการทำงานของเรือทะเล สิ่งนี้อาจต้องใช้การติดตั้งที่ยืดหยุ่นตัวดูดซับแรงกระแทกและโครงสร้างเสริมเพื่อป้องกันความเสียหายต่อตัวทำความเย็นและส่วนประกอบ

การลดแรงดันและการเลือกพัดลม/ปั๊ม
การคำนวณการลดแรงดัน: คำนวณแรงดันตกผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับทั้งด้านอากาศและด้านน้ำ การลดลงของแรงดันส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของพัดลม (สำหรับระบบอากาศเย็น) หรือปั๊ม (สำหรับระบบน้ำเย็น) การลดลงของแรงดันที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่อัตราการไหลที่ลดลงและการระบายความร้อนที่ไม่มีประสิทธิภาพ การลดลงของแรงดันสามารถประมาณได้โดยใช้ความสัมพันธ์เชิงประจักษ์หรือการจำลองการเปลี่ยนแปลงของของเหลว (CFD)

ระบบควบคุมและตรวจสอบ
การควบคุมอุณหภูมิ: ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิทางเข้าและทางออกของอากาศและน้ำ ระบบควบคุมสามารถปรับอัตราการไหลของสื่อความเย็น (โดยการเปลี่ยนแปลงความเร็วของพัดลมหรือปั๊ม) หรือการทำงานของส่วนประกอบอื่น ๆ เพื่อรักษาอุณหภูมิการระบายความร้อนที่ต้องการ
การตรวจสอบความดัน: เซ็นเซอร์ความดันสามารถใช้ในการตรวจสอบแรงดันตกผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หากความดันลดลงเกินขีด จำกัด ที่แน่นอนอาจทำให้เกิดการเตือนภัยหรือดำเนินการแก้ไขเช่นการทำความสะอาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือตรวจสอบการอุดตัน