CN113418403B - 一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,包括主冷凝器和辅冷凝器,主冷凝器的壳体采用船体双层甲板结构构建而成,主冷凝器内部利用船体隔板围成辅冷凝器;主冷凝器和辅冷凝器采用管壳式换热器结构,包括横向贯穿主冷凝器和辅冷凝器的传热管束,管内冷却介质为海水,壳侧介质为汽轮机做完功的乏汽;主冷凝器下部设置共用凝水热井;辅冷凝器底部连接虹吸管,虹吸管布置于传热管束与热井的中间区域;主冷凝器和辅冷凝器分别与壳体外部配置的抽气系统连接,使主冷凝器的真空度高于辅冷凝器。本发明能够实现推进和发电汽轮机用冷凝器的共用集成,具备船壳结构共型、双真空集成、海水自流冷却、凝水虹吸自流、乏汽回热等综合优点。
Description
技术领域
本发明涉及船舶蒸汽动力系统设计技术领域,具体涉及一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器。
背景技术
在蒸汽动力船舶中,配置多套推进汽轮机组和发电汽轮机组,保证船舶航行推进动力和电力负荷需求,冷凝器是冷却推进和发电汽轮机做完功的乏汽并为汽轮机出口提供真空条件,保障推进和发电汽轮机热效率,提升全船油料装载量和长期续航力。
为实现推进和发电汽轮机组冷凝器的真空运行条件,每套冷凝器配置一套海水泵、抽气器、凝水泵及附属管路系统,主、辅海水泵为推进和发电汽轮机冷凝器各自提供冷却乏汽的海水冷源,主、辅抽气器是各自抽取冷凝器中汽气混合物,辅凝水泵是将汽发汽轮机的辅冷凝器的辅凝水输送至推进汽轮机的主冷凝器中,主凝水泵是将主、辅凝水回送至汽水循环系统中。传统的蒸汽动力系统设计也带来了冷凝器体积重量大、辅助设备多、热效率低等实船特点,数量较多的大体积冷凝器在实船布置上占用较多的舱室空间,考虑大量的海水泵、凝水泵等附属设备和管路,更给有限空间的舱室总体布置带来较大的困难。往往实船冷凝器和附属设备布置区域环境恶劣,造成了冷凝器热效率比实际设计状态偏低,也不利于人员操作运维的可达性需求。
因此,针对在狭窄船用环境下主汽轮机和汽轮发电机用冷凝器的配置数量多、体积结构大、热效率低、能耗损失高等难题,亟需提出一种船舶多机共用一体化冷凝器,提升装船布置的舱室空间利用率,提高热力系统热效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的在狭窄船用环境下主汽轮机和汽轮发电机用冷凝器的配置数量多、体积结构大、热效率低、能耗损失高等问题,提供一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,它能够实现推进和发电汽轮机用冷凝器的共用集成,具备船壳结构共型、双真空集成、海水自流冷却、凝水虹吸自流、乏汽回热等综合优点,也为相关船舶动力系统的总体设计储备技术。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为:
一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,包括主冷凝器和辅冷凝器,所述主冷凝器的壳体采用船体双层甲板结构构建而成,主冷凝器内部利用船体隔板围成所述辅冷凝器;所述主冷凝器和辅冷凝器采用管壳式换热器结构,包括横向贯穿主冷凝器和辅冷凝器的传热管束,管内冷却介质为海水,壳侧介质分别为推进汽轮机和发电汽轮机做完功的乏汽;所述主冷凝器下部设置共用凝水热井;所述辅冷凝器底部连接虹吸管,所述虹吸管布置于传热管束与热井的中间区域;所述主冷凝器和辅冷凝器分别与壳体外部配置的抽气系统连接,使主冷凝器的真空度高于辅冷凝器。
上述方案中,所述传热管束采用直管布置方式,一端与海水进口连通、另一端与海水出口连通;所述传热管束固定安装于管板上。
上述方案中,所述壳体靠近主冷凝器的一侧设置所述海水进口,靠近辅冷凝器的一侧设置所述海水出口。
上述方案中,所述管板竖直安装于所述壳体内部,所述传热管束沿竖向呈阵列分布于壳体上部。
上述方案中,所述主冷凝器上部壳体设置推进汽轮机乏汽进口和抽气口,所述辅冷凝器上部壳体设置发电汽轮机乏汽进口和抽气口。
上述方案中,所述热井底部设置若干竖直的挡流板,缓解船体摇摆时热井内水位晃荡。
上述方案中,所述热井靠近辅冷凝器一侧壳体设置凝水出口。
上述方案中,所述隔板水平安装于所述壳体中部,隔板上部为所述辅冷凝器、下部为所述热井。
本发明的有益效果在于:
1、本发明的冷凝器将船体结构作为推进汽轮机用主冷凝器外部壳体,在主冷凝器内利用船体隔板围成发电汽轮机用辅冷凝器,实现了船壳结构共型设计;本发明传热管束采用直管布置方式并横向贯穿主、辅冷凝器,在共用热井设置辅凝水虹吸管,利用主、辅冷凝器压差形成的虹吸效应,实现辅凝水自流和回热,并利用海水自流循环作为冷凝器冷源动力,构建的一体化双真空共用冷凝器,具备双真空集成、海水自流冷却、凝水虹吸自流、乏汽回热综合集成功能。
2、本发明通过全新设计的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,可用于船舶蒸汽动力系统的总体集成设计,解决了在狭窄船用环境下主汽轮机和汽轮发电机用冷凝器的配置数量多、体积结构大、热效率低、能耗损失高等技术难题,实现了发电汽轮机和推进汽轮机用冷凝器的结构和功能一体化集成,不仅提升了装船布置的舱室空间利用率和热力系统热效率,更利于实船的减员增效和设备模块化安装建造。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器的结构示意图。
图中:1、主冷凝器;2、辅冷凝器;3、壳体;4、隔板;5、传热管束;6、管板;7、热井;8、挡流板;9、虹吸管。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,为本发明实施例提供的一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,包括主冷凝器1和辅冷凝器2,采用主冷凝器1接收推进汽轮机做完功的乏汽,采用辅冷凝器2接收发电汽轮机或闪蒸式造水机等做完功的乏汽。主冷凝器1的壳体3采用船体双层甲板结构构建而成,主冷凝器1内部利用船体隔板4围成辅冷凝器2。主冷凝器1和辅冷凝器2采用管壳式换热器结构,包括横向贯穿主冷凝器1和辅冷凝器2的传热管束5,传热管束5采用胀接固定在管板6上,管内冷却介质为海水,壳侧介质分别为推进汽轮机和发电汽轮机做完功的乏汽。在船体最底层外板直接开孔,通过海水管路与冷凝器海水进口直接相连,通过船体航行形成的惯性动压头,驱动海水自流进入主、辅冷凝器2管侧,对壳侧乏汽进行冷却。主冷凝器1下部设置共用凝水热井7。辅冷凝器2底部连接虹吸管9,虹吸管9水平布置于传热管束5与热井7的中间区域。主冷凝器1和辅冷凝器2分别与壳体3外部配置的抽气系统连接,使主冷凝器1维持高真空条件,辅冷凝器2建立低真空条件。
进一步优化,传热管束5采用直管布置方式,一端与海水进口连通、另一端与海水出口连通;传热管束5固定安装于管板6上。海水进口设置于壳体3靠近主冷凝器1的一侧,海水出口设置于壳体3靠近辅冷凝器2的一侧。管板6竖直安装于壳体3内部,传热管束5沿竖向呈阵列分布于壳体3上部。
进一步优化,主冷凝器1上部壳体3设置推进汽轮机乏汽进口和抽气口,辅冷凝器2上部壳体3设置发电汽轮机乏汽进口和抽气口。
进一步优化,热井7内若干竖直的挡流板8,用于缓解船体摇摆时热井内水位晃荡,热井7靠近辅冷凝器2一侧壳体3设置凝水出口。
进一步优化,隔板4水平安装于壳体3中部,隔板4上部为辅冷凝器2、下部为热井7。
在正常运行过程中,发电汽轮机乏汽经辅冷凝器2冷却而形成辅凝水,在主冷凝器1与辅冷凝器2真空差形成的虹吸效应作用下,辅凝水经虹吸管9流入主冷凝器1,再经主冷凝器1乏汽对辅凝水进行回热后,与主凝水混合流入共用热井7,通过外部配置的凝水泵直接抽取并进入凝水系统循环。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,包括主冷凝器和辅冷凝器,所述主冷凝器的壳体采用船体双层甲板结构构建而成,主冷凝器内部利用船体隔板围成所述辅冷凝器;所述主冷凝器和辅冷凝器采用管壳式换热器结构,包括横向贯穿主冷凝器和辅冷凝器的传热管束,管内冷却介质为海水,壳侧介质分别为推进汽轮机和发电汽轮机做完功的乏汽;所述主冷凝器上部壳体设置推进汽轮机乏汽进口和抽气口,所述辅冷凝器上部壳体设置发电汽轮机乏汽进口和抽气口;所述主冷凝器下部设置共用凝水热井,所述隔板水平安装于所述壳体中部,隔板上部为所述辅冷凝器、下部为所述热井;所述辅冷凝器底部连接虹吸管,所述虹吸管布置于传热管束与热井的中间区域;所述主冷凝器和辅冷凝器分别与壳体外部配置的抽气系统连接,使主冷凝器的真空度高于辅冷凝器。
2.根据权利要求1所述的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,所述传热管束采用直管布置方式,一端与海水进口连通、另一端与海水出口连通;所述传热管束固定安装于管板上。
3.根据权利要求2所述的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,所述壳体靠近主冷凝器的一侧设置所述海水进口,靠近辅冷凝器的一侧设置所述海水出口。
4.根据权利要求2所述的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,所述管板竖直安装于所述壳体内部,所述传热管束沿竖向呈阵列分布于壳体上部。
5.根据权利要求1所述的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,所述热井底部设置若干竖直的挡流板,缓解船体摇摆时热井内水位晃荡。
6.根据权利要求1所述的船舶多机共用双真空虹吸自流冷凝器,其特征在于,所述热井靠近辅冷凝器一侧壳体设置凝水出口。
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