CN112357041B - 船舶柴油动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种船舶柴油动力系统，包括：柴油机、共形换热器和射流装置，其中，共形换热器的第一入口和第一出口分别与柴油机连接，且第一入口与第一出口分别与共形换热器的上封头和下封头连接；所述共形换热器的第二入口用于流入海水，且第二出口用于排出海水；射流装置，射流装置设置在共形换热器的第二出口处，射流装置的第一入口用于吸入由共形换热器的第二出口排出的海水，射流装置的第二入口与柴油机排气管连接，射流装置的出口用于排出海水和柴油机的柴油机排气管排出的废气。本发明实施例提供的船舶柴油动力系统，通过在共形换热器的第二出口处设置射流装置，使共形换热器的换热形式变为强制对流换热，提高了共形换热器的换热效率。

Description

船舶柴油动力系统
技术领域
本发明涉及船舶舷外冷却技术领域，尤其涉及一种船舶柴油动力系统。
背景技术
当前船舶舷外冷却器一般布置在海底门处，舷外海水通过底部格栅进入冷却器箱，与舷外冷却器内热介质发生热交换，换热后海水被加热，其密度减小而上升至冷却器箱高处隔栅逸出。现有舷外冷却器与海水换热形式为自然对流，换热效率较低，并且海水与舷外冷却器之间仅有一道隔栅，舷外冷却器容易受到污染物堵塞，使其换热能力下降，导致舱内被冷却设备发生过热事故。
发明内容
本发明实施例提供一种船舶柴油动力系统，用以解决现有技术中舷外冷却器换热效率低的缺陷。
本发明实施例提供一种船舶柴油动力系统，包括：柴油机、共形换热器和射流装置，其中，所述共形换热器的第一入口和第一出口分别与柴油机连接，且所述第一入口与所述第一出口分别与所述共形换热器的上封头和下封头连接；所述共形换热器的第二入口用于流入海水，且第二出口用于排出海水；射流装置，所述射流装置设置在所述共形换热器的第二出口处，所述射流装置的第一入口用于吸入由所述共形换热器的第二出口排出的海水，所述射流装置的第二入口与所述柴油机的柴油机排气管连接，所述射流装置的出口用于排出海水和所述柴油机排气管排出的废气。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述共形换热器包括：内壳板，所述内壳板为船体；外壳板，所述外壳板的形状与所述内壳板的形状相匹配，且所述外壳板与所述内壳板连接以构造成所述共形换热器的壳体；换热管，所述换热管的形状与所述内壳板相匹配，且所述换热管设置在所述壳体内；所述上封头和所述下封头，所述上封头和所述下封头均设置在所述壳体内，且分别位于所述换热管的两侧。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述共形换热器的第一入口和第一出口分别形成在所述内壳板上；所述共形换热器的第二入口和第二出口分别形成在所述外壳板上。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述共形换热器还包括：入口隔栅，所述入口隔栅设置在所述共形换热器的第二入口处，且与所述外壳板呈角度设置；出口隔栅，所述出口隔栅设置在所述共形换热器的第二出口处，且与所述外壳板呈角度设置。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述共形换热器还包括多个折流板，所述折流板设置在所述壳体内，且与所述换热管呈角度设置。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述射流装置包括扩散口和喷嘴，所述喷嘴设置在所述扩散口中，且所述喷嘴的外壁与所述扩散口的内壁之间形成有间隙，所述间隙构造成所述射流装置的第一入口。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述喷嘴与所述柴油机排气管连接，且所述喷嘴构造成所述射流装置的第二入口。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述扩散口包括依次连接的第一部、第二部和第三部，其中，所述第一部的两个相对端面之间呈渐缩形结构，所述第二部的两个相对端面之间等距离设置，所述第三部的两个相对端面之间呈渐扩形结构。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，所述喷嘴设置在所述扩散口的第一部和第二部中，所述扩散口的第三部构造成所述射流装置的出口。
根据本发明一个实施例的船舶柴油动力系统，海水隔栅，所述海水隔栅设置在船体外壳板上，且位于所述扩散口的下游；进水挡板，所述进水挡板设置在所述外壳板与所述船体外壳板之间，且位于所述共形换热器的第二入口的下游。
本发明实施例提供的船舶柴油动力系统，通过在共形换热器的第二出口处设置射流装置，利用废气作为射流装置的工作流体，被加热的海水作为被吸入流体，在湍动扩散作用下，使共形换热器的换热形式变为强制对流换热，提高了舷外海水的流动速率，从而提高了共形换热器的换热效率。同时，舷外海水在共形换热器的壳程中流动，针对水下船舶，共形换热器的壳体无需设计为耐压结构，利于提升共形换热器的安全可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种船舶柴油动力系统的结构示意图；
图2是射流装置的结构示意图；
图3是图1中A处的放大图；
图4是图1中B处的放大图；
图5是图2中射流装置的放大图。
附图标记：
1：共形换热器；2：内壳板；3：换热管；4：外壳板；5：上封头；6：下封头；7：第一入口；8：第一出口；9：第二入口；10：第二出口；11：折流板；12：射流装置；13：射流装置的第一入口；14：喷嘴；15：扩散口；16：入口隔栅；17：出口隔栅；20：柴油机；21：柴油机排气管；22：船体外壳板；23：进水挡板；24：海水隔栅；25：柴油机排气冷却器；26：柴油机废气调节阀；151：第一部；152：第二部；153：第三部。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图5描述本发明实施例的船舶柴油动力系统。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，船舶柴油动力系统包括：共形换热器1、射流装置12和柴油机20。共形换热器1与柴油机20连接。共形换热器1的第一入口7与柴油机20连接，具体来说，共形换热器1的第一入口7与共形换热器1的上封头5连接，用于将柴油机20内的冷却水通入共形换热器1的管程中，共形换热器1的第一出口8也与柴油机20连接，具体来说，共形换热器1的第一出口8与共形换热器1的下封头6连接，用于将管程中的冷却水流回至柴油机20内。共形换热器1的第二入口9用于流入海水，海水流至共形换热器1的壳程中，共形换热器1的第二出口10用于排出经过热交换的海水。
具体来说，柴油机20的冷却水由共形换热器1的第一入口7，经过共形换热器1的上封头5进入管程中，海水由共形换热器1的第二入口9进入壳程中，冷却水与海水发生热交换，冷却后的冷却水流经共形换热器1的下封头6，由共形换热器1的第一出口8流入柴油机20中对柴油机20进行冷却，而被加热的海水由共形换热器1的第二出口10排出。
射流装置12设置在共形换热器1的第二出口10处，由共形换热器1的第二出口10排出的被加热的海水被射流装置的第一入口13吸入，射流装置12的第二入口与柴油机排气管21连接，柴油机排气管21排出的废气也进入射流装置12内。在湍动扩散作用下，被加热的海水与柴油机排气管21排出的废气混合后经射流装置12的出口排出。
同时，柴油机排气管21与柴油机排气冷却器25连接，柴油机排气管21上连接有柴油机废气调节阀26。柴油机排气管21排出的柴油机废气温度约为400℃，进入射流装置后，会将周围海水加热，由于柴油机废气温度高，与之直接接触的海水被加热后温度显著升高后会由于密度降低而加速向上流动，提高海水出口流速，增强共形换热器1的换热能力。
本发明实施例提供的船舶柴油动力系统，通过在共形换热器的第二出口处设置射流装置，利用废气作为射流装置的工作流体，被加热的海水作为被吸入流体，在湍动扩散作用下，使共形换热器的换热形式变为强制对流换热，提高了舷外海水的流动速率，从而提高了共形换热器的换热效率。同时，本发明实施例提供的船舶柴油动力系统，利用柴油机废气的余热加热周围海水，提高海水出口流速，也增强了共形换热器的换热能力。另外，舷外海水在共形换热器的壳程中流动，针对水下船舶，共形换热器的壳体无需设计为耐压结构，利于提升共形换热器的安全可靠性。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，共形换热器1包括：内壳板2、换热管3、外壳板4、上封头5和下封头6。具体来说，本发明实施例提供的共形换热器1与船体结构共形，将船体的一部分作为内壳板2，由于船体呈圆弧形，换热管3和外壳板4的形状与内壳板2的形状相匹配，也为圆弧形结构。内壳板2和外壳板4连接构造成了共形换热器1的壳体，换热管3和上封头5、下封头6安装在壳体内，且上封头5和下封头6分别安装在换热管3的两端。
具体来说，内壳板2上形成有第一入口7和第一出口8，第一入口7连接上封头5，第一出口8连接下封头6。柴油机20的冷却水由第一入口7流经上封头5流入换热管3内。外壳板4上形成有第二入口9和第二出口10，海水由第二入口9进入壳程内。管程内的冷却水与壳程内的海水发生热交换后，被冷却的冷却水由下封头6流经第一出口8流入柴油机20内，被加热的海水由第二出口10流出共形换热器1外。
本发明实施例提供的船舶柴油动力系统，通过将舷外换热器与船体结构共形，舷外海水在共形换热器的壳程中流动，柴油机冷却水在共形换热器的管程中流动，充分利用舷外空间，使舷外换热器不再局限于布置在船舶海底门附近，实现了换热器安装位置的灵活设计。
如图3和图4所示，在本发明的一个实施例中，共形换热器1还包括入口隔栅16和出口隔栅17。入口隔栅16设置在共形换热器1的第二入口9处，入口隔栅16与外壳板4倾斜设置。设置入口隔栅16可防止污染物轻易堵塞共形换热器1，提高舷外冷却系统的安全可靠性。同时，入口隔栅16与外壳板4倾斜设置也可减小海水流入的阻力。出口隔栅17设置在共形换热器1的第二出口10处，其与外壳板4也倾斜设置。其设置的作用与入口隔栅16的作用相同。
进一步地，如图1所示，在本发明的一个实施例中，船舶柴油动力系统还包括进水挡板23，进水挡板23设置在共形换热器1的外壳板4与船体外壳板22之间，且位于共形换热器1的第二入口9的下游，用于阻挡海水，以利于海水由第二入口9进入共形换热器1的壳程中。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，共形换热器1还包括多个折流板11，该折流板11设置在共形换热器1的壳体内，且与换热管3呈角度设置。具体来说，折流板11设置在换热管3上，其顶部或底部与壳体内壁形成间隙，以引导海水在壳程内流动。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，射流装置12包括扩散口15和喷嘴14。喷嘴14设置在扩散口15中，且喷嘴14的外壁与扩散口15的内壁之间形成间隙，该间隙为射流装置的第一入口13，用于将由共形换热器1的第二出口10流出的被加热的海水吸进来。喷嘴14与柴油机排气管21连接，用于喷出柴油机排气管21排出的废气。废气作为射流装置12的工作流体，被加热的海水作为被吸入流体，在湍动扩散作用下，被加热的海水与废气混合后由扩散口15流出射流装置12外，实现共形换热器1的强制对流换热，提高了共形换热器1的换热效率。
进一步地，如图5所示，在本发明的一个实施例中，扩散口15包括依次连接的第一部151、第二部152和第三部153，其中，第一部151的两个相对端面之间呈渐缩形结构，以利于吸入被加热的海水。第二部152的两个相对端面之间的距离相等，形成管状结构，第三部153的两个相对端面之间呈渐扩形结构，以利于混合后的废气和被加热的海水流出。喷嘴14设置在第一部151和第二部152中，第三部153构造成射流装置12的出口。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，船舶柴油动力系统还包括海水隔栅24，具体来说，在距离射流装置12的扩散口15一定距离的船体外壳板22上设置有海水隔栅24，以利于共形换热器1壳程中被加热的海水排向大海。
以下结合图1和图2详细说明本发明实施例提供的船舶柴油动力系统的工作原理。
柴油机20的冷却水由共形换热器1的第一入口7流经共形换热器1的上封头5流入共形换热器1的管程中，海水由共形换热器1的第二入口9流入共形换热器1的壳程中，海水与冷却水发生热交换，冷却后的冷却水由下封头6流经第一出口8进入柴油机20内对柴油机20进行冷却，被加热的海水由第二出口10流出共形换热器1外。
射流装置12安装在共形换热器1的第二出口10处，被加热的海水由射流装置的第一入口13吸入，柴油机排气管21排出的废气由射流装置12的喷嘴14进入射流装置12内，废气作为射流装置12的工作流体，被加热的海水作为被吸入流体，在湍动扩散作用下，被加热的海水与废气混合后由射流装置12的扩散口15排出。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种船舶柴油动力系统，其特征在于，包括：柴油机、共形换热器和射流装置，
其中，所述共形换热器的第一入口和第一出口分别与柴油机连接，且所述第一入口与所述第一出口分别与所述共形换热器的上封头和下封头连接；所述共形换热器的第二入口用于流入海水，且第二出口用于排出海水；
所述射流装置设置在所述共形换热器的第二出口处，所述射流装置的第一入口用于吸入由所述共形换热器的第二出口排出的海水，所述射流装置的第二入口与所述柴油机的柴油机排气管连接，所述射流装置的出口用于排出海水和所述柴油机排气管排出的废气；
所述共形换热器包括：
内壳板，所述内壳板为船体；
外壳板，所述外壳板的形状与所述内壳板的形状相匹配，且所述外壳板与所述内壳板连接以构造成所述共形换热器的壳体；
换热管，所述换热管的形状与所述内壳板相匹配，且所述换热管设置在所述壳体内；
所述上封头和所述下封头，所述上封头和所述下封头均设置在所述壳体内，且分别位于所述换热管的两侧；
所述射流装置包括扩散口和喷嘴，所述喷嘴设置在所述扩散口中，且所述喷嘴的外壁与所述扩散口的内壁之间形成有间隙，所述间隙构造成所述射流装置的第一入口。
2.根据权利要求1所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述共形换热器的第一入口和第一出口分别形成在所述内壳板上；所述共形换热器的第二入口和第二出口分别形成在所述外壳板上。
3.根据权利要求2所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述共形换热器还包括：
入口隔栅，所述入口隔栅设置在所述共形换热器的第二入口处，且与所述外壳板呈角度设置；
出口隔栅，所述出口隔栅设置在所述共形换热器的第二出口处，且与所述外壳板呈角度设置。
4.根据权利要求1所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述共形换热器还包括多个折流板，所述折流板设置在所述壳体内，且与所述换热管呈角度设置。
5.根据权利要求1所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述喷嘴与所述柴油机排气管连接，且所述喷嘴构造成所述射流装置的第二入口。
6.根据权利要求1所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述扩散口包括依次连接的第一部、第二部和第三部，其中，所述第一部的两个相对端面之间呈渐缩形结构，所述第二部的两个相对端面之间等距离设置，所述第三部的两个相对端面之间呈渐扩形结构。
7.根据权利要求6所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，所述喷嘴设置在所述扩散口的第一部和第二部中，所述扩散口的第三部构造成所述射流装置的出口。
8.根据权利要求1所述的船舶柴油动力系统，其特征在于，还包括：
海水隔栅，所述海水隔栅设置在船体外壳板上，且位于所述扩散口的下游；
进水挡板，所述进水挡板设置在所述外壳板与所述船体外壳板之间，且位于所述共形换热器的第二入口的下游。
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