CN217330821U - 一种外置式集成自流冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种外置式集成自流冷却装置，其包括：连接于舱壁外侧的换热壳体，其内部设有同外部环境隔绝的换热腔，且其上设有连通舱壁内侧和所述换热腔的介质进口与介质出口；换热管束，其设于所述换热壳体内，且两端管口均穿过所述换热壳体外壁并连通外部环境，以在所述换热腔内形成与换热腔隔绝的冷却流道。实现直接将热源介质的热量排至外部水环境中，达到降温冷却热源介质的目的，其结构简单且不占用舱内空间，显著降低冷却过程中的能耗，同时，避免了相关技术中使用循环泵等器件，不会对舱室和水域造成噪声污染。

Description

一种外置式集成自流冷却装置

技术领域

本申请涉及流体换热技术领域，特别涉及一种外置式集成自流冷却装置。

背景技术

船舶和海洋平台等均设置有冷却系统，其功能是将动力系统做功、空调和电气等设备工作过程中产生的热量导出舷外，以维持装置和设备的正常运行。出于防腐和安全性考虑，通常采用闭式循环对设备进行直接冷却，直接冷却介质通常为洁净淡水，再利用换热器将淡水热量传递至环境介质，如冷却水。

传统的冷却系统主要包括引水口、循环泵、换热器、排出口和管路及附件等。冷却介质经引水口由循环泵增压泵入换热器，在换热器中与热源介质(闭式回路内洁净淡水)完成热量交换后排出。

传统冷却系统所有设备均布置于舱内，占用大量舱室空间。冷却介质由引水口从舷外引水进入舱内，完成换热后经排出口排出舷外，导致系统管道长度增加、流阻增大，需配置循环泵对介质进行增压以克服系统阻力。如此配置的冷却系统重量较大，复杂程度较高，不利于减轻系统整体重量和提高舱室空间利用率，且将降低给定排水量下的有效负载能力。采用循环泵进行强迫循环，增加了系统运行时的功率消耗，同时水泵振动向环境传播，将对舱室和水域造成噪声污染。

实用新型内容

本申请实施例提供一种外置式集成自流冷却装置，以解决相关技术中作为冷却介质的外部水流需要配置动力设备以实现在换热器与外部环境中进行循环，影响舱室内空间利用以及造成振动、噪声污染的问题。

一种外置式集成自流冷却装置，其包括：

连接于舱壁外侧的换热壳体，其内部设有同外部环境隔绝的换热腔，且其上设有连通舱壁内侧和所述换热腔的介质进口与介质出口；

换热管束，其设于所述换热壳体内，且两端管口均穿过所述换热壳体外壁并连通外部环境，以在所述换热腔内形成与换热腔隔绝的冷却流道。

一些实施例中，所述介质进口与所述介质出口在船体航行方向上分别位于所述换热壳体的两端。

一些实施例中，所述介质进口在船体航行方向上位于所述介质出口的上游。

一些实施例中，所述介质进口与所述介质出口在船体高度方向上分别位于所述换热壳体的两端。

一些实施例中，所述换热壳体内设有多个折流板件，多个所述折流板件处于所述介质进口与所述介质出口之间，相邻的两所述折流板件分别连接于换热壳体的两侧内壁且相互间隔，以在所述介质进口与所述介质出口之间形成弯折流道。

一些实施例中，所述换热管束布设方向平行于船体航行方向。

一些实施例中，所述换热壳体至少包括：

两个端板，其间隔连接于舱壁外壁；

罩壳，其连接于两所述端板远离舱壁的一端，同所述端板、舱壁围设形成所述换热腔，且其在船体航行方向上呈流线型曲面结构。

一些实施例中，所述罩壳的端部在船体航行方向上延伸至所述端板的两端外并形成流入腔、流出腔，所述流入腔与所述流出腔远离所述端板的一端分别设有流入口与流出口；

所述流入腔内设有至少一个入口导流板，通过所述入口导流板在垂直舱壁的方向上形成两个导流腔，且靠近所述舱壁的所述导流腔在接近所述端板的方向上截面积逐渐减小。

一些实施例中，所述流入口呈椭圆形，且其长轴垂直于舱壁。

一些实施例中，所述罩壳在船体高度方向上呈曲面结构，且所述罩壳在船体高度方向上的两端与舱壁贴触连接，以同两所述端板和舱壁一同围设形成所述换热腔。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种外置式集成自流冷却装置，由于换热壳体处于船体的舱壁外侧，进而在船体航行时，舱壁外侧的水流将源源不断的通过换热管束，以此同通过介质进口、介质出口进入换热腔内的热源介质进行换热，实现直接将热源介质的热量排至外部水环境中，达到降温冷却热源介质的目的，其结构简单且不占用舱内空间，显著降低冷却过程中的能耗，同时，避免了相关技术中使用循环泵等器件，不会对舱室和水域造成噪声污染。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的整体结构的竖剖图；

图2为图1中A-A线的剖面示意图；

图3为本申请实施例提供的流入腔与流出腔结构示意图。

图中：

1、换热壳体；10、换热腔；11、介质进口；12、介质出口；13、端板；14、罩壳；15、流入腔；150、流入口；151、入口导流板；152、导流腔；16、流出腔；160、流出口；161、出口导流板；

2、换热管束；

3、折流板件；

4、舱壁。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。

本申请实施例提供了一种外置式集成自流冷却装置，其能解决相关技术中作为冷却介质的外部水流需要配置动力设备以实现在换热器与外部环境中进行循环，影响舱室内空间利用以及造成振动、噪声污染的问题。

参照图1，一种外置式集成自流冷却装置，其包括：

连接于舱壁4外侧的换热壳体1，其内部设有同外部环境隔绝的换热腔10，且其上设有连通舱壁4内侧和所述换热腔10的介质进口11与介质出口12；

换热管束2，其设于所述换热壳体1内，且两端管口均穿过所述换热壳体1外壁并连通外部环境，以在所述换热腔10内形成与换热腔10隔绝的冷却流道。

当本装置投入使用时，船舱内对相关设备进行降温的的热源介质最终将通过介质进口11进入舱壁4外侧的换热壳体1内，又由于舱壁4外部环境中的水流将通过换热管束2穿过换热壳体1，实现热源介质与外部环境中的水流可充分地进行热量交换，进而使外部环境的水流充当冷却热源介质的冷却介质。

这样设置，实现直接将热源介质的热量排至外部水环境中，达到降温冷却热源介质的目的，其结构简单且不占用舱内空间，显著降低冷却过程中的能耗，同时，避免了相关技术中使用循环泵等器件，不会对舱室和水域造成噪声污染。

可选地，所述介质进口11与所述介质出口12在船体航行方向上分别位于所述换热壳体1的两端。

可选地，所述介质进口11在船体航行方向上位于所述介质出口12的上游。

这样设置，实现进入换热腔10内的热源介质得以在船体航行时与换热壳体1外部的水流进行充分接触与换热，进而得以有效提高热源介质在本装置内的换热效率。

参照图1，可选地，所述介质进口11与所述介质出口12在船体高度方向上分别位于所述换热壳体1的两端。

这样设置，增大热源介质在本装置内的流动路径，进而进一步提高热源介质在本装置内的换热时间，促使从换热壳体1送出的热源介质可降低至较低的温度。

参照图2，可选地，所述换热壳体1内设有多个折流板件3，多个所述折流板件3处于所述介质进口11与所述介质出口12之间，相邻的两所述折流板件3分别连接于换热壳体1的两侧内壁且相互间隔，以在所述介质进口11与所述介质出口12之间形成弯折流道。

其中，折流板件3于本实施例中呈垂直于舱壁4的竖向设置，其上开设有供换热管束2穿过的通孔，且多个折流板件3在船体的航行方向上间隔布设，每个折流板件3与另一侧换热壳体1另一侧内壁之间均留设有供热源介质通过的间隔，最终实现在介质进口11与介质出口12之间形成沿航行方向延伸的弯折流道。

这样设置，进一步增大热源介质在进入换热腔10后的移动路径，有效保障热源介质的冷却效果。

参照图1，可选地，所述换热管束2布设方向平行于船体航行方向。

这样设置，实现在船体进行航行时，外部环境的水流可顺利的进入换热管束2内并穿过换热腔10，有效降低作为冷却介质的水流在本装置处所产生的阻力，同时保障冷却介质的流速大小，得以快速带走热源介质的热量。

可选地，所述换热管束2设有多个，多个所述换热管束2间隔布设且相互平行。

这样设置，实现有效增大换热腔10内热源介质与冷却介质的接触面积，保障热源介质在换热腔10内具有较快的换热效率。

参照图2，可选地，所述换热壳体1至少包括：

两个端板13，其间隔连接于舱壁4外壁；

罩壳14，其连接于两所述端板13远离舱壁4的一端，同所述端板13、舱壁4围设形成所述换热腔10，且其在船体航行方向上呈流线型曲面结构。

参照图3，在一些优选的实施例中，所述罩壳14的端部在船体航行方向上延伸至所述端板13的两端外并形成流入腔15、流出腔16，所述流入腔15与所述流出腔16远离所述端板13的一端分别设有流入口150与流出口160；

所述流入腔15内设有至少一个入口导流板151，通过所述入口导流板151在垂直舱壁4的方向上形成两个导流腔152，且靠近所述舱壁4的所述导流腔152在接近所述端板13的方向上截面积逐渐减小。

其中，罩壳14在船体航行方向上均呈曲面状的流线型设置，实现有效降低处于舱壁4外侧的换热壳体1与水流之间所产生的阻力，且由于罩壳14端部延伸至端板13的两侧外并围设形成流入口150与流出口160，使端板13的两侧分别形成流入腔15与流出腔16。

进一步地，流入腔15内的入口导流板151设有多个，且多个入口导流板151沿垂直舱壁4的方向依次布设，进而在远离舱壁4的方向上形成多个导流腔152。且值得注意的是，入口导流板151呈其板体在靠近端板13的方向上逐渐靠近舱壁4的弯曲设置，进而得以使其靠近舱壁4一侧的导流腔152截面积可在接近端板13的方向上逐渐减小。且各入口导流板151的弯曲程度满足，各导流腔152在靠近端板13方向上的同一截面下，靠近于舱壁4的导流腔152截面积最小。

进而，由于导流腔152的设置，实现靠近于舱壁4处的内层低速水流在进入两端板13之间的换热腔10前时，可得到有效加速，使接近舱壁4的内层低速水流与远离舱壁4的外层高速水流之间的速度可更加接近，避免了接近舱壁4的内层水流始终以远慢于外层水流的速度进入换热腔10内，而造成换热腔10内的热源介质换热不均，导致换热效果受到影响的情况出现。最终，实现进入换热腔10内的水流流速更加均匀，对流动至换热腔10内的热源介质进行更加均匀的冷却，提高对热源介质的冷却效果。

此外，流出口160的截面积大于流入口150的截面积，本实施例中流出口160截面积为流入口150截面积的2倍，以使流体动能恢复为压力能，利于流体排出并避免外部流体回流。且在流出腔16内设置有出口导流板161，出口导流板161垂直于舱壁4，进而避免在流出腔16内产生内部涡流，得以提高换热壳体1前后两端水流的通过速度，提升换热壳体1对流动至其内热源介质的换热效率。

参照图3，进一步地，所述流入口150呈椭圆形，且其长轴垂直于舱壁4。进而，实现流入口150可以充分利用远离于舱壁4的外层高速水流层的动压头，得以提高进入换热腔10内的整体水流流速。此外，在入口部位设置有格栅，以防止异物进入。

参照图1，可选地，所述罩壳14在船体高度方向上呈曲面结构，且所述罩壳14在船体高度方向上的两端与舱壁4贴触连接，以同两所述端板13和舱壁4一同围设形成所述换热腔10。

这样设置，实现围设形成换热腔10的同时，罩壳14整体与外部环境的水流接触时具有更小的阻力，进一步降低本装置在舱壁4外侧对船体航行所带来的阻力影响。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种外置式集成自流冷却装置，其特征在于，其包括：

连接于舱壁(4)外侧的换热壳体(1)，其内部设有同外部环境隔绝的换热腔(10)，且其上设有连通舱壁(4)内侧和所述换热腔(10)的介质进口(11)与介质出口(12)；

换热管束(2)，其设于所述换热壳体(1)内，且两端管口均穿过所述换热壳体(1)外壁并连通外部环境，以在所述换热腔(10)内形成与换热腔(10)隔绝的冷却流道。

2.根据权利要求1所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述介质进口(11)与所述介质出口(12)在船体航行方向上分别位于所述换热壳体(1)的两端。

3.根据权利要求2所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述介质进口(11)在船体航行方向上位于所述介质出口(12)的上游。

4.根据权利要求2所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述介质进口(11)与所述介质出口(12)在船体高度方向上分别位于所述换热壳体(1)的两端。

5.根据权利要求1所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述换热壳体(1)内设有多个折流板件(3)，多个所述折流板件(3)处于所述介质进口(11)与所述介质出口(12)之间，相邻的两所述折流板件(3)分别连接于换热壳体(1)的两侧内壁且相互间隔，以在所述介质进口(11)与所述介质出口(12)之间形成弯折流道。

6.根据权利要求1所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述换热管束(2)布设方向平行于船体航行方向。

7.根据权利要求1所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述换热壳体(1)至少包括：

两个端板(13)，其间隔连接于舱壁(4)外壁；

罩壳(14)，其连接于两所述端板(13)远离舱壁(4)的一端，同所述端板(13)、舱壁(4)围设形成所述换热腔(10)，且其在船体航行方向上呈流线型曲面结构。

8.根据权利要求7所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述罩壳(14)的端部在船体航行方向上延伸至所述端板(13)的两端外并形成流入腔(15)、流出腔(16)，所述流入腔(15)与所述流出腔(16)远离所述端板(13)的一端分别设有流入口(150)与流出口(160)；

所述流入腔(15)内设有至少一个入口导流板(151)，通过所述入口导流板(151)在垂直舱壁(4)的方向上形成两个导流腔(152)，且靠近所述舱壁(4)的所述导流腔(152)在接近所述端板(13)的方向上截面积逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述流入口(150)呈椭圆形，且其长轴垂直于舱壁(4)。

10.根据权利要求8所述的外置式集成自流冷却装置，其特征在于，所述罩壳(14)在船体高度方向上呈曲面结构，且所述罩壳(14)在船体高度方向上的两端与舱壁(4)贴触连接，以同两所述端板(13)和舱壁(4)一同围设形成所述换热腔(10)。

Images