CN112357042B - 船舶动力设备舷外冷却换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船用设备技术领域，提供一种船舶动力设备舷外冷却换热系统，其包括：舱内动力设备冷却管路、换热器和射流装置；舱内动力设备冷却管路用于为船舱内的动力设备降温；换热器设置在船体与外船板之间，换热器包括换热管和外壳体，外壳体与船体之间形成冷却腔，换热管位于冷却腔内，冷却腔和换热管横向设置，换热管连通舱内动力设备冷却管路，外壳体上设置有分别连通冷却腔的入水口和出水口，射流装置连接舱内中压空气系统并用于通过喷射中压空气调节冷却腔内海水更换速度。船舶动力设备舷外冷却换热系统能够对舱内的动力设备进行降温，实现换热器与海水的强制对流换热，提高换热效率，并且能够调节换热能力。

Description

船舶动力设备舷外冷却换热系统

技术领域

本发明涉及船用设备技术领域，尤其涉及一种船舶动力设备舷外冷却换热系统。

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被加热后，由于密度减小而上升至冷却器箱高处格栅逸出。现有舷外冷却器与海水换热形式为自然对流，换热效率低，并且海水与舷外冷却器器之间仅有一道格栅，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动力设备舷外冷却换热系统，用以解决现有技术中舷外冷却器采用自然对流而导致的换热效率低，易堵塞的问题。

本发明实施例提供一种船舶动力设备舷外冷却换热系统，包括：舱内动力设备冷却管路、换热器和射流装置；所述舱内动力设备冷却管路用于为船舱内的动力设备降温；所述换热器设置在船体与外船板之间，所述换热器包括换热管和外壳体，所述外壳体与所述船体之间形成冷却腔，所述换热管位于所述冷却腔内，所述冷却腔和所述换热管横向设置，所述换热管连通所述舱内动力设备冷却管路，所述外壳体上设置有分别连通所述冷却腔的入水口和出水口，所述射流装置连接舱内中压空气系统并用于通过喷射中压空气调节所述冷却腔内海水更换速度。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述冷却腔内设置有至少一个下折流板和至少一个上折流板，所述下折流板和所述上折流板垂直于所述换热管，所述下折流板与所述外壳体下侧内壁固定连接，并与外壳体的上侧内壁之间形成间隔，所述上折流板与所述外壳体下侧内壁固定连接，并与外壳体的上侧内壁之间形成间隔，所述下折流板和所述上折流板在横向上交替设置。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述换热器还包括左封头、右封头，所述换热管一端连通所述左封头，另一端连通所述右封头，所述左封头和所述右封头分别连通所述舱内动力设备冷却管路；所述入水口设置于所述冷却腔一端的下侧，所述出水口设置于所述冷却腔另一端的上侧；所述外船板上设置有连通至所述入水口的海水入口和连通至所述出水口的海水出口；所述射流装置位于所述出水口位置，所述射流装置朝向所述海水出口喷射中压空气。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述射流装置包括喷头和引流管，所述喷头一端连接所述舱内中压空气系统，另一端插入所述引流管内，所述引流管靠近所述喷头一端与所述喷头之间形成引流间隙，所述引流管背离所述喷头一端朝向所述海水出口。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述引流管靠近所述喷头一端设置有扩口，所述喷头插入所述扩口内。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述喷头靠近所述引流管一端设置有锥形的缩口，所述缩口上设置有延伸管。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述引流管背离所述喷头一端设置有扩散口，所述扩散口由靠近所述喷头一端至背离所述喷头一端口径逐渐增大。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述入水口的开口位置设置有入口格栅，所述入口格栅形成朝向所述海水入口的倾角，和/或，所述出水口的开口位置设置有出口格栅，所述出口格栅形成朝向海水出口的倾角。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述海水出口位置设置有海水格栅。

根据本发明一个实施例的船舶动力设备舷外冷却换热系统，所述冷却腔和所述换热管呈弧形并沿所述船体的侧壁延伸。

本发明实施例提供的船舶动力设备舷外冷却换热系统，通过利用船体与外船板之间的间隙安装换热器，换热器连接舱内动力设备冷却管路，对舱内的动力设备进行降温。冷却腔和换热管竖向设置，进行换热时能够产生自然对流。射流装置连接舱内中压空气，中压空气由射流装置喷射出，能够防止海水出口位置被污染物堵塞，并且中压空气流速较大，产生负压，能够使气流周围的海水跟随气流流动方向快速流出海水出口，实现换热器与海水的强制对流换热，提高换热效率。并且，通过调整射流装置喷出的空气压力可以方便的调整海水的吸入速度以及与之密切相关的换热系数，达到根据工况调节换热能力的效果。

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作一简单地介绍，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动力设备壳侧冷却换热系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种动力设备壳侧冷却换热系统中的射流装置的结构示意图(图2中箭头表示中压空气流动方向和海水流动方向)；

图3是图1中的A向试图(图3中箭头表示海水流动方向，图中隐藏中部分和下部分的外船板以及下部分的外壳体前侧板体)；

图4图3中的B-B截面图；

图5图3中的C-C截面图；

图6是入口格栅结构示意图；

图7是出口格栅结构示意图。

附图标记：100、舱内动力设备冷却管路；200、换热器；210、左封头；220、右封头；230、外壳体；231、入水口；232、出水口；233、入口格栅；234、出口格栅；240、换热管；250、下折流板；260、上折流板；300、射流装置；310、喷头；311、缩口；312、延伸管；320、引流管；321、扩口；322、扩散口；330、引流间隙；400、冷却腔；500、船体；600、外船板；610、海水格栅；700、中压空气系统。

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作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-图3描述本发明实施例的动力设备壳侧冷却换热系统。

动力设备壳侧冷却换热系统包括：舱内动力设备冷却管路100、换热器200和射流装置300。舱内动力设备冷却管路100用于为船舱内的动力设备降温，其中的船舱内的动力设备可以包括柴油机、蒸汽轮机等，船舱内的动力设备的循环水通过舱内动力设备冷却管路100进行循环，实现换热降温。

换热器200设置在船体500与外船板600之间，换热器200包括左封头210、右封头220(见图3和图4)、换热管240(见图1、图3和图5)和外壳体230。左封头210、右封头220可以为水箱结构，左封头210和右封头220在横向上沿船体500侧壁间隔布置。

外壳体230与船体500之间形成冷却腔400，换热管240位于冷却腔400内，冷却腔400和换热管240横向设置。换热管240一端连通左封头210，另一端连通右封头220，左封头210和右封头220分别连通舱内动力设备冷却管路100。冷却腔冷却腔左封头210和右封头220设置在冷却腔400外，换热管240穿过外壳体230的端板后与左封头210和右封头220连接，舱内动力设备冷却管路100中的冷却水可依次流经右封头220、换热管240和左封头210回到舱内动力设备冷却管路100中。

换热管240设置有多个，右封头220内的冷却水可以同时通过多个换热管240流入左封头210。

外壳体230上设置有分别连通冷却腔400的入水口231和出水口232，入水口231和出水口232横向排布；并且入水口231设置在冷却腔400一端的下侧，出水口232设置在冷却腔400另一端的上侧。外船板600上设置有连通至入水口231的海水入口和连通至出水口232的海水出口。海水能够通过海水入口进入船体500和外船板600的夹层，并通过入水口231进入冷却腔400内，海水包裹换热管240，与换热管240进行热交换；换热后的海水依次流经出水口232和海水出口后排出。

结合图3和图6，入水口231的开口位置设置有入口格栅233，入口格栅233能够防止污染物进入冷却腔400内，起到保护作用；入口格栅233形成朝向海水入口的倾角，使海水能够更顺利地进入冷却腔400内。

结合图3和图7，出水口232设置有出口格栅234，出口格栅234形成朝向海水出口的倾角，出口格栅234同样能够避免污染物进入冷却腔400，更重要的是能够起到导流作用。

在本发明一个实施例中，冷却腔400内设置有至少一个下折流板250和至少一个上折流板260，下折流板250和上折流板260垂直于换热管240。下折流板250与船体500、外壳体230背离船体500一侧的内壁以及外壳体230的下侧内壁固定连接并与外壳体230的上侧内壁之间形成间隔，上折流板260与船体500、外壳体230背离船体500一侧的内壁以及外壳体230上侧内壁固定连接并与外壳体230的下侧内壁之间形成间隔。海水可以由下折流板250与外壳体230上侧内壁之间的间隔以及上折流板260与外壳体230下侧内壁之间的间隔通过。下折流板250和上折流板260在横向上交替设置，海水经过冷却腔400时，受到下折流板250和上折流板260的影响，在冷却腔400内呈折线方向流动，保证冷却腔400内各部分均可达到良好的换热。

进一步可选的，海水出口位置设置有海水格栅610，海水格栅610既能够避免污染物进入外船板600与船体500之间的间隙，又能够对海水起到导向作用，使海水更顺利地排向大海。

在本发明一个实施例中，冷却腔400和换热管240呈弧形，并沿船体500的侧壁延伸。受到船体500和外船板600形状的影响，船体500和外船板600之间的间隙为沿船体500侧壁延伸的弧形结构。将冷却腔400和换热管240设置为弧形，并使其沿船体500侧壁延伸，能够使换热管240具有更大的安装长度，提高换热效果。

结合图2和图3，射流装置300位于出水口232位置，射流装置300连接舱内中压空气系统700并朝向海水出口喷射中压空气。射流装置300提供的中压空气由射流装置300向海水出口喷射的过程中，能够冲击海水出口，避免海水出口被污染堵塞，并且增快海水排出速度，进而增强换热。

在本发明一个实施例中，射流装置300包括喷头310和引流管320，喷头310一端连接舱内中压空气系统700，另一端插入引流管320内。引流管320与喷头310共轴线，引流管320靠近喷头310一端的口径较喷头310靠近引流管320一端的口径大，从而使引流管320靠近喷头310一端与喷头310之间形成引流间隙330，引流管320背离喷头310一端朝向海水出口。由喷头310喷出的中压空气进入引流管320后沿引流管320继续流动，引流管320内的空气流动速度交外部海水的流动速度大，压强小，使海水由引流间隙330进入引流管320，并随空气由海水出口喷出，从而增加海水流动性，提高换热效率。

进一步地，引流管320靠近喷头310一端设置有扩口321，喷头310插入扩口321内。通过设置扩口321结构能够方便引流管320与喷头310的对接，并且能够使海水更顺利地进入引流管320内。

更进一步地，喷头310靠近引流管320一端设置有锥形的缩口311，缩口311上设置有延伸管312，缩口311结构能够使喷头310喷出的中压空气流动速度更快，而延伸管312可以使空气由喷头310喷出后方向更集中，有利于具有更远的喷射距离。

可选的，引流管320背离喷头310一端设置有扩散口322，扩散口322由靠近喷头310一端至背离喷头310一端口径逐渐增大。中压空气和携带的海水在经过引流管320到达扩散口322后可向外产生一定范围的扩散，从而增大对海水的扰动范围，进一步提高换热效率。

本发明实施例中的动力设备壳侧冷却换热系统，能够利用海水进行换热，换热过程中能够通过射流装置300加速海水流动，提高换热效率。

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 (2)

1.一种船舶动力设备舷外冷却换热系统，其特征在于，包括：舱内动力设备冷却管路、换热器和射流装置；所述舱内动力设备冷却管路用于为船舱内的动力设备降温；所述换热器设置在船体与外船板之间，所述换热器包括换热管和外壳体，所述外壳体与所述船体之间形成冷却腔，所述换热管位于所述冷却腔内，所述冷却腔和所述换热管横向设置，所述冷却腔和所述换热管呈弧形，并沿所述船体的侧壁延伸，所述换热管连通所述舱内动力设备冷却管路，所述外壳体上设置有分别连通所述冷却腔的入水口和出水口，所述射流装置连接舱内中压空气系统并用于通过喷射中压空气调节所述冷却腔内海水更换速度；所述换热器还包括左封头、右封头，所述换热管一端连通所述左封头，另一端连通所述右封头，所述左封头和所述右封头分别连通所述舱内动力设备冷却管路；所述入水口设置于所述冷却腔一端的下侧，所述出水口设置于所述冷却腔另一端的上侧；所述外船板上设置有连通至所述入水口的海水入口和连通至所述出水口的海水出口；所述入水口的开口位置设置有入口格栅，所述入口格栅形成朝向所述海水入口的倾角；所述出水口的开口位置设置有出口格栅，所述出口格栅形成朝向海水出口的倾角；所述海水出口位置设置有海水格栅；所述射流装置位于所述出水口位置，所述射流装置朝向所述海水出口喷射中压空气；所述射流装置包括喷头和引流管，所述喷头一端连接所述舱内中压空气系统，另一端插入所述引流管内，所述引流管靠近所述喷头一端与所述喷头之间形成引流间隙，所述引流管背离所述喷头一端朝向所述海水出口，所述引流管靠近所述喷头一端设置有扩口，所述喷头插入所述扩口内，所述喷头靠近所述引流管一端设置有锥形的缩口，所述缩口上设置有延伸管，所述引流管背离所述喷头一端设置有扩散口，所述扩散口由靠近所述喷头一端至背离所述喷头一端口径逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的船舶动力设备舷外冷却换热系统，其特征在于，所述冷却腔内设置有至少一个下折流板和至少一个上折流板，所述下折流板和所述上折流板垂直于所述换热管，所述下折流板与所述外壳体下侧内壁固定连接，并与外壳体的上侧内壁之间形成间隔，所述上折流板与所述外壳体下侧内壁固定连接，并与外壳体的上侧内壁之间形成间隔，所述下折流板和所述上折流板在横向上交替设置。