CN114750924B - 一种船舶舱室通风系统及船舶 - Google Patents

一种船舶舱室通风系统及船舶 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种船舶舱室通风系统及船舶。所述船舶舱室通风系统包括除湿装置、加湿装置和再生装置。除湿装置上方设有第一气体入口，内部设有第一气体通道和除湿溶液通道，第一气体通道和除湿溶液通道之间通过第一半渗透膜隔开，气体从第一气体入口进入第一气体通道被除湿溶液除湿后流入舱室。加湿装置上方设有第二气体入口，内部设有第二气体通道和海水通道，第二气体通道与海水通道之间通过第二半渗透膜隔开，气体从第二气体入口进入第二气体通道被海水加湿后流入舱室。再生装置与除湿装置形成循环；被除湿装置稀释后的除湿溶液流入再生装置，与主机废气进行热交换，然后再与再生空气完成热湿交换，最后被海水降温后再次进入除湿装置。

Description

一种船舶舱室通风系统及船舶
技术领域
本申请涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船舶舱室通风系统及船舶。
背景技术
船舶舱室内适宜的空气湿度对舱室设备、货物储存还是人员工作等都显得尤其重要。但在舱室有通风需求时，大量海上空气进入舱室内，由于海上空气环境恶劣，存在高湿度或低湿度的空气，增加了舱室内空气湿度控制的难度。
目前对舱室通风系统的研究多集中在通风系统的安装位置、通风量和噪音等方面，很少研究通风时的空气湿度。就算有研究空气湿度的，在湿度控制过程中多借助外置装置进行加热和冷却，能耗高，一定程度上造成资源的浪费，降低了经济效益。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种船舶舱室通风系统，其可以调节送入舱室空气湿度，满足舱室内空气加湿和除湿需求；并利用船用主机排气余热对除湿溶液进行再生，利用低温海水对再生后的除湿溶液进行降温，解决了再生除湿溶液能耗高的问题。
本申请实施例的另一目的还在于提供一种使用上述船舶舱室通风系统的船舶。
第一方面，提供了一种船舶舱室通风系统，包括：
除湿装置，其上方设有第一气体入口，内部设有第一气体通道和除湿溶液通道，所述第一气体通道与所述除湿溶液通道之间通过第一半渗透膜隔开，气体从所述第一气体入口进入所述第一气体通道内流经第一半渗透膜后被所述除湿溶液除湿后流入舱室；
加湿装置，其上方设有第二气体入口，内部设有第二气体通道和海水通道，所述第二气体通道与所述海水通道之间通过第二半渗透膜隔开，气体从所述第二气体入口进入所述第二气体通道内流经第二半渗透膜后被所述海水加湿后流入舱室；
再生装置，其入口与所述除湿装置的除湿溶液出口连通，出口与所述除湿装置的除湿溶液入口连通；所述再生装置内设置有与船舶主机废气连通的热交换器，以及再生空气装置；经所述除湿装置稀释后的除湿溶液流入所述再生装置，与所述热交换器内的主机废气进行热交换，以及在所述再生空气装置中完成热湿交换，最后被海水降温后再次进入所述除湿装置。
在一种实施方案中，所述除湿装置内沿气体流动方向在第一半渗透膜的两侧间隔预设距离布设有多个冷却管，在所述冷却管的支撑下所述第一半渗透膜被固定为S型，且在所述冷却管内流动有海水，用于冷却所述除湿溶液和气体。
在一种实施方案中，靠近所述第一气体入口处设有第一风阀，所述第一风阀用于控制所述第一气体入口处的气体流量；靠近所述第二气体入口处设有第二风阀，所述第二风阀用于控制所述第二气体入口处的气体流量。
在一种实施方案中，所述除湿装置内的第一气体通道和除湿溶液通道数量均为多个，且所述第一气体通道和除湿溶液通道间隔布设。
在一种实施方案中，在所述第一半渗透膜的气体通道侧的冷却管外表面设有多个第一肋片，每个所述第一肋片围绕所述冷却管周向以圆环形式布设，且多个所述第一肋片沿所述冷却管轴向间隔预设距离排布。
在一种实施方案中，在所述第一半渗透膜的除湿溶液通道侧的冷却管外表面布置有多个第二肋片，每个所述第二肋片沿所述冷却管轴向布设并具有预设长度，且多个所述第二肋片围绕冷却管周向间隔预设距离排布。
在一种实施方案中，所述加湿装置内沿气体流动方向在第二半渗透膜的两侧间隔预设距离布设有多个支撑杆，在所述支撑杆的支撑下所述第二半渗透膜被固定为S型。
在一种实施方案中，在所述第二半渗透膜的气体通道侧的支撑杆外表面设有多个第三肋片，每个所述第三肋片围绕所述支撑杆周向以圆环形式布设，且多个所述第三肋片沿所述支撑杆轴向间隔预设距离排布。
在一种实施方案中，在所述第二半渗透膜的海水通道侧的支撑杆外表面布置有多个第四肋片，每个所述第四肋片沿所述支撑杆轴向布设并具有预设长度，且多个所述第四肋片围绕支撑杆周向间隔预设距离排布。
在一种实施方案中，所述加湿装置内的第二气体通道和海水通道数量均为多个，且所述第二气体通道和海水通道间隔布设。
在一种实施方案中，还包括海水箱，所述海水箱的下方连通外部海水，上方分别连通所述除湿装置、加湿装置和再生装置，用于提供循环海水。
根据本申请的第二方面，还提供了一种船舶，其内设有舱室，包括如第一方面中任一种实施方案所述的船舶舱室通风系统。
本申请中的船舶舱室通风系统具有的有益效果：
1、通过设置除湿装置和加湿装置，可以灵活调节送入舱室的空气湿度，同时满足舱室内空气加湿和除湿需求。
2、通过设置半渗透膜和多个通道，以采用降膜流动形式进行热湿交换，相比满液式溶液通道，可以显著降低溶液通道形变和泄漏风险，同样可以降低溶液循环量。
3、利用船用主机排气余热对除湿溶液进行再生，利用低温海水对再生后的除湿溶液进行降温，降低除湿溶液再生能耗，提高经济效益。
4、通过冷却管或支撑杆对半渗透膜进行固定，不会出现半渗透膜之间的通道变形，半渗透膜S型结构也增大了气体和溶液与半渗透膜的接触面积。
5、设置肋片减少气体和溶液流动阻力，增大气体与溶液之间热湿交换面积。
6、利用半渗透膜分隔液体和气体，解决了传统直接接触式溶液除湿系统气体带液问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种船舶舱室通风系统的结构示意图；
图2为根据本申请实施例示出的一种除湿装置的结构示意图；
图3为根据本申请实施例示出的一种加湿装置的结构示意图；
图4为根据本申请实施例示出的一种除湿装置的局部结构示意图；
图5为根据本申请实施例示出的一种加湿装置的局部结构示意图；
图6为根据本申请实施例示出的一种第一半渗透膜的气体通道侧的冷却管的横截面结构示意图；
图7为根据本申请实施例示出的一种第一半渗透膜的除湿溶液通道侧的冷却管的横截面结构示意图；
图8为根据本申请实施例示出的一种第二半渗透膜的气体通道侧的支撑杆的横截面结构示意图；
图9为根据本申请实施例示出的一种第二半渗透膜的海水通道侧的支撑杆的横截面结构示意图。
100、除湿装置110、第一气体通道111、第一气体入口112、第一风阀120、除湿溶液通道121、除湿溶液入口122、除湿溶液出口130、第一半渗透膜140、冷却管141、气体通道侧的冷却管142、除湿溶液通道侧的冷却管151、第一肋片152、第二肋片160、溶液泵200、加湿装置210、第二气体通道211、第二气体入口212、第二风阀220、海水通道230、第二半渗透膜240、支撑杆241、气体通道侧的支撑杆242、海水通道侧的支撑杆251、第三肋片252、第四肋片300、再生装置310、热交换器311、主机废气320、再生空气装置321、再生空气330、海水降温装置400、海水箱410、第一海水泵420、第二海水泵430、第三海水泵500、风机600、舱室
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
船舶通风系统要求大风量，海上空气环境恶劣，同时存在高湿度和低湿度的空气环境，对于舱室内的湿度控制造成非常大的挑战。传统的空气除湿手段主要包括冷冻除湿、转轮除湿和溶液除湿。冷冻除湿后的溶液温度很低，通常需要对空气进行再次加热才能送入室内，这种先冷却后加热的方式造成巨大的能量浪费。而转轮除湿再生温度较高，通常需要采用电加热再生方式，导致能耗较高，而溶液除湿通常采用的直接接触式结构容易造成空气被溶液污染的问题，所以对于船舶大风量通风需求，需要开发一种节能高效且可调空气湿度的船舶舱室通风系统。
第一方面，本申请提供一种船舶舱室通风系统。
图1-图3为根据本申请实施例示出的一种船舶舱室通风系统的结构示意图。参见图1-图3，本申请的船舶舱室通风系统包括除湿装置100、加湿装置200和与除湿装置连通的再生装置300。
其中除湿装置100的上方设有第一气体入口111，内部设有第一气体通道110和除湿溶液通道120，图2为根据本申请实施例示出的一种除湿装置的结构示意图,参见图2，第一气体通道110与除湿溶液通道120之间通过第一半渗透膜130隔开，气体从第一气体入口111进入第一气体通道110内流经第一半渗透膜130后被除湿溶液除湿后流入舱室600。
加湿装置200的上方设有第二气体入口211，内部设有第二气体通道210和海水通道220，图3为根据本申请实施例示出的一种加湿装置的结构示意图，参见图3，第二气体通道210与海水通道220之间通过第二半渗透膜230隔开，气体从第二气体入口211进入第二气体通道210内流经第二半渗透膜230后被海水加湿后流入舱室600。
再生装置300的入口与除湿装置100的除湿溶液出口122通过溶液泵160连通，出口与除湿装置的除湿溶液入口121连通。在再生装置300内设置有与船舶主机废气311连通的热交换器310，以及再生空气装置320。经除湿装置100稀释后的除湿溶液流入再生装置300，与热交换器310内的主机废气311进行热交换，对除湿溶液进行加热，加热后的溶液进入再生空气装置320中与再生空气321完成热湿交换进行再生，最后被海水降温装置330中的海水降温后再次进入除湿装置100。
在上述实施过程中，通过在通风系统内同时设置除湿装置100和加湿装置200，通过除湿装置100的气体湿度增加，通过加湿装置200的气体湿度降低，实现灵活调控送入舱室的气体湿度，在不需要调整气体湿度时，气体可直接进入舱室内。另外除湿装置100和加湿装置200内采用半渗透膜的降膜流动形式，显著降低了溶液通道形变和泄漏风险，同样可以降低溶液循环量。且半渗透膜只允许水蒸气透过而阻止溶液渗透从而避免空气带液。加之本申请的通风系统将再生装置300与船舶主机废气311连通，又连通外部海水，船舶主机排气温度很高，利用主机废热对稀释后的除湿溶液进行加热再生，并且低温海水还可以对再生后的溶液进行降温，从而实现非常低能耗下对船舶通风系统空气湿度的调节。
在一种实施方案中，为了促进除湿溶液与气体的热湿交换，除湿装置100内沿气体流动方向在第一半渗透膜130的两侧间隔预设距离布设有冷却管140。冷却管140一方面能起到支撑作用，可以减少了第一半渗透膜130的变形，另一方面还作为低温海水的流动通道。在冷却管140的支撑下所述第一半渗透膜130被固定为S型，将第一半渗透膜130固定为S型可以增加除湿溶液和气体与第一半渗透膜130的接触面积，增加热湿交换效率。在所述冷却管内流动有低温海水，内部流动的低温海水可以冷却所述除湿溶液和气体，即低温海水与同侧的除湿溶液或气体进行热交换，进一步促进了除湿溶液与气体之间的热交换效率。
在一种实施方案中，靠近所述第一气体入口111处设有第一风阀112，第一风阀112用于控制第一气体入口111处的气体流量；靠近第二气体入口211处设有第二风阀212，第二风阀212用于控制所述第二气体入口处的气体流量。通过设置风阀的形式实时控制流入除湿装置100和加湿装置200内的气体流量：关闭第一风阀112，气体不再进入除湿装置100；关闭第二风阀212，气体不再进入加湿装置200；同时关闭第一风阀112和第二风阀212，气体通过风机500直接进入舱室600，实现对舱室内气体湿度的即时控制。
在一种实施方案中，为了进一步增加除湿溶液与气体之间的热湿交换效率，将除湿装置100内的第一气体通道110和除湿溶液通道120数量设为多个，参见图2，多个所述第一气体通道110和除湿溶液通道120间隔布设，多个间隔设置的第一气体通道110和除湿溶液通道120，增加了除湿溶液和气体的接触面积，从而促进热湿交换。
在一种实施方案中，为了进一步增强冷却管140内海水与气体热交换效果，在第一半渗透膜130的气体通道侧的冷却管141外表面设有多个第一肋片151，第一肋片151减少了气体通道侧的冷却管141与第一半渗透膜130的接触面积，减少气体的流动阻力同时增加气体与第一半渗透膜130的接触面积。参见图4和图6，每个第一肋片151围绕冷却管140周向以圆环形式布设，且多个第一肋片151沿冷却管140轴向间隔预设距离排布，将第一肋片151间隙与气体流动方向设为一致，进一步减少流经冷却管140时的流动阻力。
在一种实施方案中，为了进一步增强冷却管内海水与除湿溶液热交换效果且不影响除湿溶液顺畅流动，在第一半渗透膜130的除湿溶液通道侧的冷却管142外表面布置有多个第二肋片152，第二肋片152减少了除湿溶液通道侧的冷却管142与第一半渗透膜130的接触面积，有利于除湿溶液的流动同时增加除湿溶液与第一半渗透膜130的接触面积。参见图4和图7，基于本申请中除湿溶液与气体呈垂直方向交叉流动，每个第二肋片152沿所述冷却管140轴向布设并具有预设长度，且多个第二肋片152围绕冷却管140周向间隔预设距离排布。将第二肋片152间隙与除湿溶液流动方向设为一致，进一步减少流经冷却管140时的流动阻力。若除湿溶液与气体平行方向流动，第二肋片152布置方向可随之变化。
在一种实施方案中，为了促进加湿装置200内气体与第二半渗透膜230的湿交换效率，在加湿装置200内沿气体流动方向在第二半渗透膜230的两侧间隔预设距离布设有多个支撑杆240，在支撑杆240的支撑下第二半渗透膜230被固定为S型，S型的第二半渗透膜230增加其与气体的接触面积从而促进加湿。
在一种实施方案中，在第二半渗透膜230的气体通道侧的支撑杆241外表面设有多个第三肋片251，第三肋片251减少了气体通道侧的支撑杆241与第二半渗透膜230的接触面积，减少支撑杆240对气体流动和第二半渗透膜230的影响。参见图5和图8，每个第三肋片251围绕所述支撑杆240周向以圆环形式布设，且多个第三肋片251沿所述支撑杆240轴向间隔预设距离排布。第三肋片251的间隙与气体流动方向设为一致，减少了气体流动的阻力。
在一种实施方案中，在第二半渗透膜230的海水通道侧的支撑杆242外表面布置有多个第四肋片252，第四肋片252减少了海水通道侧的支撑杆242与第二半渗透膜230的接触面积，减少支撑杆240对海水流动和第二半渗透膜230的影响。参见图5和图9，基于本申请中除湿溶液与气体呈垂直方向交叉流动，每个第四肋片252沿所述支撑杆240轴向布设并具有预设长度，且多个第四肋片252围绕支撑杆240周向间隔预设距离排布。将第四肋片252间隙与海水流动方向设为一致，减少流经支撑杆240时的流动阻力。若海水与气体平行方向流动，第四肋片252布置方向可随之变化。
在一种实施方案中，为了进一步促进气体的加湿效果，加湿装置200内的第二气体通道210和海水通道220数量均为多个，且第二气体通道210和海水通道220间隔布设，通过设置多个间隔布设的通道，增加气体与海水的接触面积进一步促进热湿交换。
在一种实施方案中，还包括海水箱400，海水箱的下方通过第三海水泵430连通外部海水，对内部海水进行更换。上方分别通过第一海水泵410连通加湿装置200，第二海水泵420连通除湿装置100和再生装置300，用于提供循环海水。
第二方面，本申请还提供一种船舶，其内设有舱室，包括如第一方面中任一种实施方案所述的船舶舱室通风系统。该舱室可以通过通风系统对舱室内的气体湿度进行调控，还解决了通风气体温度不稳定影响舱室空气湿度的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种船舶舱室通风系统，其特征在于，包括：
除湿装置，其上方设有第一气体入口，内部设有第一气体通道和除湿溶液通道，所述第一气体通道与所述除湿溶液通道之间通过第一半渗透膜隔开，气体从所述第一气体入口进入所述第一气体通道内流经第一半渗透膜后被所述除湿溶液除湿后流入舱室；
加湿装置，其上方设有第二气体入口，内部设有第二气体通道和海水通道，所述第二气体通道与所述海水通道之间通过第二半渗透膜隔开，气体从所述第二气体入口进入所述第二气体通道内流经第二半渗透膜后被所述海水加湿后流入舱室；
再生装置，其入口与所述除湿装置的除湿溶液出口连通，出口与所述除湿装置的除湿溶液入口连通；所述再生装置内设置有与船舶主机废气连通的热交换器，以及再生空气装置；经所述除湿装置稀释后的除湿溶液流入所述再生装置，与所述热交换器内的主机废气进行热交换，以及在所述再生空气装置中完成热湿交换，最后被海水降温后再次进入所述除湿装置。
2.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，所述除湿装置内沿气体流动方向在第一半渗透膜的两侧间隔预设距离布设有多个冷却管，在所述冷却管的支撑下所述第一半渗透膜被固定为S型，且在所述冷却管内流动有海水，用于冷却所述除湿溶液和气体。
3.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，靠近所述第一气体入口处设有第一风阀，所述第一风阀用于控制所述第一气体入口处的气体流量；靠近所述第二气体入口处设有第二风阀，所述第二风阀用于控制所述第二气体入口处的气体流量。
4.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，所述除湿装置内的第一气体通道和除湿溶液通道数量均为多个，且所述第一气体通道和除湿溶液通道间隔布设。
5.根据权利要求2所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，在所述第一半渗透膜的气体通道侧的冷却管外表面设有多个第一肋片，每个所述第一肋片围绕所述冷却管周向以圆环形式布设，且多个所述第一肋片沿所述冷却管轴向间隔预设距离排布。
6.根据权利要求2所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，在所述第一半渗透膜的除湿溶液通道侧的冷却管外表面布置有多个第二肋片，每个所述第二肋片沿所述冷却管轴向布设并具有预设长度，且多个所述第二肋片围绕冷却管周向间隔预设距离排布。
7.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，所述加湿装置内沿气体流动方向在第二半渗透膜的两侧间隔预设距离布设有多个支撑杆，在所述支撑杆的支撑下所述第二半渗透膜被固定为S型。
8.根据权利要求7所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，在所述第二半渗透膜的气体通道侧的支撑杆外表面设有多个第三肋片，每个所述第三肋片围绕所述支撑杆周向以圆环形式布设，且多个所述第三肋片沿所述支撑杆轴向间隔预设距离排布。
9.根据权利要求7所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，在所述第二半渗透膜的海水通道侧的支撑杆外表面布置有多个第四肋片，每个所述第四肋片沿所述支撑杆轴向布设并具有预设长度，且多个所述第四肋片围绕支撑杆周向间隔预设距离排布。
10.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，所述加湿装置内的第二气体通道和海水通道数量均为多个，且所述第二气体通道和海水通道间隔布设。
11.根据权利要求1所述的船舶舱室通风系统，其特征在于，还包括海水箱，所述海水箱的下方连通外部海水，上方分别连通所述除湿装置、加湿装置和再生装置，用于提供循环海水。
12.一种船舶，内设有舱室，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的船舶舱室通风系统。
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