NL2001902C

NL2001902C - VESSEL WITH HEAT EXCHANGERS BETWEEN ITS DOUBLE BOTTOM.

Info

Publication number: NL2001902C
Application number: NL2001902A
Authority: NL
Inventors: Petrus Carolus Johannes Soest
Original assignee: Bloksma B V
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2010-03-10
Also published as: CN101654148B; ATE503680T1; EP2163468B1; EP2163468A1; DE602009000978D1; CN101654148A

Abstract

There is disclosed a vessel having a double bottom (3), in which double bottom cooling water passage means (6) are provided and in which heat exchangers (5) coupled to said cooling water passage means are disposed. In particular, the heat exchangers (5) are disposed in channels (8) extending in the longitudinal direction in the double-walled bottom of the vessel. Selective closure of certain channels makes it possible to carry out maintenance and repairs, at sea, on the heat exchanger(s) present therein during normal operation of the vessel based on a forced flow.

Description

- 1 -- 1 -

VAARTUIG MET WARMTEWISSELAARS TUSSEN DIENS DUBBELE BODEMVESSEL WITH HEAT EXCHANGERS BETWEEN ITS DOUBLE BOTTOM

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een van een dubbele bodem voorzien vaartuig, waarin zich één of 5 meer warmtewisselaars bevinden.The present invention relates to a vessel provided with a double bottom, in which one or more heat exchangers are located.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een warmtewisselaar, in het bijzonder een koeler, geschikt voor toepassing in het voornoemde vaartuig, en op een 10 koelwatersysteem, dat dergelijke warmtewisselaars bevat.The present invention also relates to a heat exchanger, in particular a cooler, suitable for use in the aforementioned vessel, and to a cooling water system that contains such heat exchangers.

Een dergelijk warmtewisselaar en een vaartuig dat daarvan is voorzien is algemeen bekend. In het bijzonder is het bekend om het vaartuig te voorzien van een speciaal 15 vervaardigde zogeheten zeekast, waarin de warmtewisselaar(s) is(zijn) aangebracht. Zeekasten zijn veelal aan één of meer zijden, zoals in een bult aan de voorzijde of bijvoorbeeld aan de zijkant van het vaartuig aangebracht. Ook zijn dergelijke vaartuigen bekend die een 20 dubbelwandige romp hebben, waarbij in de zijwand ervan doorlaatopeningen voor ballastwater zijn aangebracht, om de dubbele bodem naar wens te vullen met buitenboordwater, dat als ballast dienst doet om bij afwezigheid van lading in het vaartuig een gewenste diepgang en/of stabiliteit te 25 bereiken.Such a heat exchanger and a vessel provided with it is generally known. In particular, it is known to provide the vessel with a specially manufactured so-called sea box in which the heat exchanger (s) is (are) arranged. Sea cabinets are often arranged on one or more sides, such as in a hump at the front or for example on the side of the vessel. Such vessels are also known which have a double-hulled hull, in which side openings are provided for ballast water in its side wall, in order to fill the double bottom as desired with outboard water, which serves as ballast to achieve a desired draft in the absence of cargo in the vessel. and / or stability.

Nadeel is dat zeekasten die aan de buitenzijde van de scheepshuid zijn aangevormd extra volume, vaarweerstand, gewicht en dus diepgang en brandstofverbruik met zich 30 meebrengen. Bovendien nemen zij ruimte in beslag die niet nuttig, bijvoorbeeld voor vervoer van lading, kan worden gebruikt. Verder vormen de in de zijwand van het vaartuig aangebrachte in- of doorlaatopeningen een risicoverhogende mechanische verzwakking die nadelig is bij bijvoorbeeld 35 zijdelingse aanvaringen.A disadvantage is that sea cabinets that are molded on the outside of the ship's skin entail extra volume, sailing resistance, weight and therefore draft and fuel consumption. Moreover, they take up space that cannot be used for useful purposes, for example for transporting cargo. Furthermore, the inlet or passage openings provided in the side wall of the vessel constitute a risk-increasing mechanical weakening which is disadvantageous in for instance side collisions.

- 2 -- 2 -

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een vaartuig met koelwatersysteem en warmtewisselaars, waarin efficiënter wordt omgegaan met de in een vaartuig in 5 beslag genomen ruimte voor de warmtehuishouding en met name de warmtewisselaars, en waarbij de hiervoor vermelde nadelen althans zijn afgezwakt of teniet gedaan.The object of the present invention is to provide a vessel with cooling-water system and heat exchangers, in which the space occupied by a vessel for heat management and in particular the heat exchangers is used more efficiently, and wherein the aforementioned disadvantages are at least mitigated or eliminated. done.

Daartoe heeft het vaartuig volgens de uitvinding het 10 kenmerk dat in de dubbele bodem koelwater doorlaatorganen zijn aangebracht en dat zich tussen de dubbele bodem met de koelwater doorlaatorganen gekoppelde warmtewisselaars bevinden waardoorheen door middel van geforceerde stroming koelwater stroomt.To that end, the vessel according to the invention is characterized in that cooling water passage means are arranged in the double bottom and that heat exchangers are connected between the double bottom and the cooling water passage means through which cooling water flows by means of forced flow.

1515

De uitvinding berust op het inzicht dat in vaartuigen met een dubbele bodem de beschikbare ruimte althans tenminste gedeeltelijk kan worden gebruikt om via doorlaatorganen koelwater naar tussen dubbele bodemdelen 20 geïnstalleerde warmtewisselaars te leiden en van daaruit weer naar buiten te leiden. Desgewenst kan een deel van de ruimte tussen die bodemdelen ook nog worden gebruikt als opslagplaats voor in te nemen ballastwater.The invention is based on the insight that in vessels with a double bottom the available space can be used at least in part to guide cooling water via through-pass means to heat exchangers installed between double bottom parts 20 and to lead them out again from there. If desired, a part of the space between those bottom parts can also be used as a storage place for taking in ballast water.

25 In vergelijking tot bekende vaartuigen met koelwatersystemen die zijn ondergebracht in externe zeekasten of in speciaal gecreëerde ruimtes binnen het vaartuig maakt de uitvinding efficiënter gebruik van de totaal beschikbare ruimte in het vaartuig, dat daardoor 30 compacter is en een betere verhouding heeft tussen nuttig laadvolume en totaal volume.In comparison with known vessels with cooling water systems housed in external sea cabinets or in specially created spaces within the vessel, the invention makes more efficient use of the total available space in the vessel, which is therefore more compact and has a better ratio between useful cargo volume and total volume.

Een verder voordeel dat samenhangt met plaatsing van de warmtewisselaars in de dubbele bodem, en met de 35 geforceerde stroming van het daardoorheen stromende - 3 - koelwater is dat met name de stroomsnelheid en het stromingsprofiel van het koelwater te allen tijde bekend zijn. Dientengevolge zijn de inrichting, de geometrie en de inwendige opbouw van de één of meer warmtewisselaars 5 daaraan nauwkeurig aan te passen. De warmtewisselaars volgens de uitvinding zijn daardoor compacter, hebben geen nodeloze overcapaciteit en zijn niet over gedimensioneerd, en hebben een hoger rendement.A further advantage associated with the placement of the heat exchangers in the double bottom and with the forced flow of the cooling water flowing through it is that in particular the flow rate and the flow profile of the cooling water are known at all times. As a result, the device, the geometry and the internal structure of the one or more heat exchangers 5 can be accurately adjusted thereto. The heat exchangers according to the invention are therefore more compact, have no unnecessary overcapacity and are not dimensioned, and have a higher efficiency.

10 Met betrekking tot de plaatsing van de warmtewisselaars op zo mogelijk verschillende plaatsen tussen de dubbele bodem, is het koelwatersysteem volgens de uitvinding als geheel minder kwetsbaar voor zijdelingse aanvaringen. Bovendien verzwakt de gepresenteerde oplossing 15 de zijwanden van de romp van het vaartuig niet, hetgeen de veiligheid vergroot.With regard to the placement of the heat exchangers at possibly different locations between the double bottom, the cooling water system according to the invention as a whole is less vulnerable to lateral collisions. Moreover, the presented solution 15 does not weaken the side walls of the hull of the vessel, which increases safety.

Een uitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat zich in of tussen de 20 dubbele bodem meerdere langwerpige kanalen bevinden waarin de warmtewisselaar(s) is(zijn) aangebracht.An embodiment of the vessel according to the invention is characterized in that there are several elongated channels in or between the double bottom in which the heat exchanger (s) is (are) arranged.

Door de warmtewisselaar(s) tussen de dubbele wanddelen in de veelal althans latent aanwezige langwerpige kanalen te installeren wordt efficiënt gebruik gemaakt van 25 de beschikbare scheepsruimte.Efficient use is made of the available ship's space by installing the heat exchanger (s) between the double wall parts in the often at least latently present elongated channels.

Een volgende uitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de dubbele bodem en/of de kanalen zijn voorzien van regelorganen om de toevoer, de 30 afvoer en/of de verdeling van koelwater over de respectieve kanalen en warmtewisselaars te beïnvloeden.A further embodiment of the vessel according to the invention is characterized in that the double bottom and / or the channels are provided with control means for influencing the supply, the discharge and / or the distribution of cooling water over the respective channels and heat exchangers.

Afgezien van het voordeel dat zodoende afhankelijk van bijvoorbeeld de snelheid, de koelwatertemperatuur, de gevraagde warmte uitwissel- c.q. koelcapaciteit en 35 dergelijke, de inname van koelwater en de verdeling over - 4 - één of meer warmtewisselaars kan worden beïnvloed, is van verder voordeel dat bij selectieve afsluiting van een kanaal onderhoud aan en reparatie van de daarin aanwezige warmtewisselaar(s) gescheiden van de anderen kan plaats 5 vinden. Bovendien kan bij mogelijke overcapaciteit van het totale koelsysteem, dit onderhoud plaats vinden als de overige warmtewisselaars normaal in bedrijf zijn. Onderhoud en eventuele reparatie kunnen dan zelfs, op zee, tijdens normaal bedrijf van het vaartuig plaats vinden, waarvoor 10 het vaartuig daartoe niet -uit bedrijf- in dok hoeft. Dit heeft een gunstig effect op de kostprijs voor vervoer.Apart from the advantage that depending on, for example, the speed, the cooling water temperature, the requested heat exchange or cooling capacity and the like, the intake of cooling water and the distribution over one or more heat exchangers can be influenced, it is furthermore advantageous that with selective closure of a channel, maintenance and repair of the heat exchanger (s) contained therein can take place separately from the others. Moreover, in the event of possible overcapacity of the total cooling system, this maintenance can take place if the other heat exchangers are operating normally. Maintenance and possible repairs can then even take place at sea during normal operation of the vessel, for which the vessel does not have to dock for this purpose. This has a favorable effect on the cost price for transport.

Verder kan het vaartuig volgens de uitvinding het kenmerk bezitten dat de regelorganen zijn ingericht om de 15 betreffende warmtewisselaars, gezien de doorloop van het koelwater, in serie en/of parallel geschakeld te bedrijven.Furthermore, the vessel according to the invention can be characterized in that the control members are adapted to operate the relevant heat exchangers, in view of the flow of the cooling water, connected in series and / or connected in parallel.

Dit leidt tot meer flexibiliteit en keuze bij de inzet en verdeling van de beschikbare capaciteit van de verschillende warmtewisselaars.This leads to more flexibility and choice in the deployment and distribution of the available capacity of the various heat exchangers.

2020

Nog een verdere uitvoeringsvorm van het vaartuig volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de dubbele bodem en/of de kanalen uitmonden in één of meer centrale buitenboord waterinlaten die elk zijn voorzien van een anti 25 aangroeisysteem van biologische organismen.A still further embodiment of the vessel according to the invention is characterized in that the double bottom and / or the channels open into one or more central outboard water inlets which are each provided with an anti-fouling system of biological organisms.

Met voordeel kan dan volstaan worden met slechts één centraal anti aangroeisysteem van biologische organismen per centrale waterinlaat. Een dergelijk systeem biedt bescherming tegen ongewenste aangroei van zogeheten 30 bioflora en biofauna op het gehele stroomafwaarts daarvan gelegen gedeelte van het koelwatersysteem, waarin zich in het algemeen meerdere warmtewisselaars zullen bevinden. Eén in het algemeen kostbaar Anti-Fouling (AF) systeem per warmtewisselaar kan daardoor vervallen.Advantageously, then, only one central anti-fouling system of biological organisms per central water inlet will suffice. Such a system offers protection against undesired growth of so-called bioflora and biofauna on the entire part of the cooling water system located downstream thereof, in which a plurality of heat exchangers will generally be located. One generally expensive Anti-Fouling (AF) system per heat exchanger can therefore be dispensed with.

35 Evenzo kan volstaan worden met slechts één anti - 5 - corrosiesysteem per centrale waterinlaat, in plaats van één systeem per warmtewisselaar. Zonder voornoemde systemen zijn de warmtewisselaars eenvoudiger te vervaardigen.35 Similarly, only one anti - 5 corrosion system per central water inlet will suffice, instead of one system per heat exchanger. Without the aforementioned systems, the heat exchangers are easier to manufacture.

5 Overige uitvoeringsvormen van het vaartuig, het koelwatersysteem en de warmtewisselaars volgens de uitvinding zijn uiteengezet in de overige afhankelijke conclusies en zullen ook, samen met de daarbij bijbehorende voordelen, hierna nader worden toegelicht aan de hand van 10 de onderstaande figuren, waarin soortgelijke elementen door middel van dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid. Daarbij toont:Other embodiments of the vessel, the cooling water system and the heat exchangers according to the invention are set out in the other dependent claims and will also be further elucidated hereinafter, together with the associated advantages, with reference to the figures below, in which similar elements are indicated by the same reference numerals. It shows:

Figuur 1 een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht van de schematisch getoonde bodem van een vaartuig volgens 15 de uitvinding;Figure 1 shows a partially cut-away top view of the bottom of a vessel according to the invention, schematically shown;

Figuur 2 een perspectivische weergave van een gedeeltelijk opengewerkt deel van de van kanalen voorziene bodem van het vaartuig van figuur 1; enFigure 2 shows a perspective view of a partially cut-away part of the bottom of the vessel of Figure 1 provided with channels; and

Figuur 3 in vooraanzicht, als omcirkeld detail van 20 figuur 1, kanalen waarin warmtewisselaars volgens de uitvinding zijn weergegeven die onderdeel uitmaken van een koelwatersysteem volgens de uitvinding.Figure 3 in front view, as a circled detail of Figure 1, channels in which heat exchangers according to the invention are shown that form part of a cooling water system according to the invention.

Figuur 1 toont op enige afstand van elkaar liggende 25 beplatingen 1 en 2 die een dubbele bodem 3 vormen van de gedeeltelijk weergegeven romp van een schematisch weergegeven vaartuig 4. Het vaartuig 4 is voorzien van één of meer warmtewisselaars 5 die tussen de beplatingen 1 en 2 in de toch al aanwezige dubbele bodem 3 zijn opgenomen.Figure 1 shows spaced apart plateaus 1 and 2 which form a double bottom 3 of the partially shown hull of a schematically shown vessel 4. The vessel 4 is provided with one or more heat exchangers 5 which are located between the platings 1 and 2 are included in the already present double bottom 3.

30 Veelal zijn in de voorste beplating of zijkant van de dubbele beplatingen 1, 2 afsluitbare, maar desgewenst ook in doorsnede of doorlaatopening regelbare, regelorganen 6 aangebracht die fungeren als inlaat en doorlaatorganen 6 voor koelwater, in het bijzonder zeewater. Tot de 35 doorlaatorganen 6 kunnen ook niet in de figuur getoonde - 6 - leidingen behoren die evenals de doorlaatorganen van de regelorganen 6 naar de warmtewisselaars 5 lopen en van daaruit naar een of meer niet in de zijkant van de scheepsromp aangebrachte uitlaten 7 voor afvoer naar zee 5 lopen. De verschillende regelorganen 6 zijn bijvoorbeeld regelbaar door middel van in een controlekamer opgenomen algemeen bekende processorgestuurde middelen.Often arranged in the front cladding or side of the double cladding 1, 2 are controllable, but optionally also adjustable in section or passage opening, regulating members 6 which function as inlet and passage members 6 for cooling water, in particular sea water. The passage members 6 may also include conduits (not shown in the figure) which, like the passage members, run from the control members 6 to the heat exchangers 5 and from there to one or more outlets 7 not arranged in the side of the ship's hull for discharge to sea 5 walk. The various control members 6 are, for example, controllable by means of generally known processor-controlled means included in a control room.

In figuren 1, 2 en 3 is een uitvoering van het vaartuig 3 weergegeven, waarin tussen de dubbele bodem 3 10 meerdere zich over de lengterichting van het vaartuig 4 uitstrekkende kanalen 8 lopen, waarin de warmtewisselaars 5 zijn aangebracht. De langwerpige kanalen 8 lopen in het algemeen parallel aan de lengterichting van, en aan de richting van de stroming langs, het vaartuig 4. De voorste 15 inlaten van de kanalen 8 monden in dit geval uit in een buitenboord waterinlaat 9 die een soort manifold vormt van waaruit het via de regelorganen 6 ingenomen koelwater eventueel via verdere regelorganen 6 over de op dat moment in bedrijf zijnde warmtewisselaars 5 wordt verdeeld.Figures 1, 2 and 3 show an embodiment of the vessel 3, in which a plurality of channels 8 extending over the longitudinal direction of the vessel 4 run between the double bottom 3, in which the heat exchangers 5 are arranged. The elongated channels 8 generally run parallel to the longitudinal direction of, and to the direction of flow along, the vessel 4. The front inlets of the channels 8 in this case open into an outboard water inlet 9 which forms a sort of manifold from which the cooling water taken in via the control members 6 is possibly distributed via further control members 6 over the heat exchangers 5 currently in operation.

20 Eventueel kan zijn voorzien in, niet getoonde in de dubbele wand(en) 1, 2 en/of in schotten 10 daartussen en/of in de kanalen 8 aangebrachte, verdere regelorganen 6 om de toevoer, de afvoer en/of de verdeling van koelwater over de kanalen 8 en de warmtewisselaars 5 te beïnvloeden. Hiermee 25 kan de seriële en/of parallelle doorloop van koelwater tussen de wanden 1, 2 en in het bijzonder naar en tussen de kanalen 8 en naar de warmtewisselaars 5, naar wens, worden geregeld.Optionally, it is possible to provide further control members 6, not shown in the double wall (s) 1, 2 and / or in partitions 10 between them and / or in the channels 8, around the supply, the discharge and / or the distribution of cooling water over the channels 8 and the heat exchangers 5. With this, the serial and / or parallel flow of cooling water between the walls 1, 2 and in particular to and between the channels 8 and to the heat exchangers 5 can be controlled as desired.

De voornoemde buitenboord waterinlaat 9, waarin de 30 dubbele wand(en) 1, 2 en/of de kanalen 8 centraal uitmonden, is bij voorkeur voorzien van slechts één, veelal elektrisch uitgevoerd, anti aangroeisysteem 11 ter bestrijding van of ter afwending van de aangroei van biologische organismen, in de vorm van plantaardig en/of 35 dierlijk leven. Bijvoorbeeld is een dergelijk systeem 11, - 7 - en/of een anti corrosie aangroeisysteem, aangebracht aan de zijde waar koelwater een van in het algemeen meerdere warmtewisselaars 5 voorzien kanaal 8 binnenkomt, in plaats dat dergelijke systemen op elke warmtewisselaar zijn 5 gemonteerd.The aforementioned outboard water inlet 9, in which the double wall (s) 1, 2 and / or the channels 8 open out centrally, is preferably provided with only one, often electrically designed, anti-fouling system 11 for controlling or preventing the fouling. of biological organisms, in the form of vegetable and / or animal life. For example, such a system 11, 7 and / or an anti-corrosion fouling system is provided on the side where cooling water enters a channel 8 provided with generally several heat exchangers 5, instead of such systems being mounted on each heat exchanger.

Om stroming van koelwater om de warmtewisselaar(s) 5 heen te beletten zijn tussen de wanden van de kanalen 8 en de warmtewisselaars 5, die een wat kleinere breedte hebben dan de breedte en hoogte van de kanalen 8, koelwater 10 blokkeerschotten 12 aangebracht. De stroming door de warmtewisselaar(s) 5 heen is daardoor nauwkeurig bekend, en bij een dan optredende zuivere dwars stroming door de warmtewisselaar(s) 5 kunnen de onderlinge afstanden tussen de daarin gemonteerde, te koelen water geleidende pijpen en 15 het patroon van die pijpen in de warmtewisselaar(s) 5, nog verder worden geoptimaliseerd.In order to prevent the flow of cooling water around the heat exchanger (s) 5, between the walls of the channels 8 and the heat exchangers 5, which have a somewhat smaller width than the width and height of the channels 8, cooling water 10 blockers 12 are provided. The flow through the heat exchanger (s) 5 is therefore precisely known, and in the case of a pure transverse flow then occurring through the heat exchanger (s) 5, the mutual distances between the pipes for cooling water mounted therein and the pattern of these pipes in the heat exchanger (s) 5, can be further optimized.

Op diverse plaatsen zijn met de koelwater doorlaatorganen 6 en de warmtewisselaars 5 gekoppelde pompen 13 aangebracht die voor de geforceerde stroming van 20 koelwater door de respectieve warmtewisselaars 5 zorgen. De pompen 13 die stroomopwaarts en/of stroomafwaarts t.o.v. de respectieve warmtewisselaars 5 zijn aangebracht, stimuleren de stroming van koelwater door de kanalen 8 en door de warmtewisselaars 5. Het aantal in bedrijf zijnde 25 warmtewisselaars 5 kan eenvoudig worden afgestemd op de momentaan gevraagde capaciteit.Passage means 6 and the heat exchangers 5 are provided with pumps 13 coupled to the cooling water which ensure the forced flow of cooling water through the respective heat exchangers 5. The pumps 13 which are arranged upstream and / or downstream relative to the respective heat exchangers 5 stimulate the flow of cooling water through the channels 8 and through the heat exchangers 5. The number of heat exchangers 5 in operation can easily be adjusted to the currently required capacity.

Claims

1. Double-bottomed vessel in which one or more heat exchangers are located, characterized in that cooling water pass-through means are arranged in the double bottom and that heat exchangers are interconnected between the double bottom and the cooling-water pass through means through forced flow cooling water flows. 10

Vessel according to claim 1, characterized in that there are several elongated channels in the double bottom, in which the heat exchanger (s) is (are) arranged. 15

3. Vessel as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the double bottom and / or the channels are provided with control means for influencing the supply, the discharge and / or the distribution of cooling water over the respective channels and heat exchangers.

4. Vessel according to claim 3, characterized in that the control members are adapted to operate the relevant heat exchangers, in view of the flow of cooling water, connected in series and / or connected in parallel.

5. Vessel according to any of claims 1-4, characterized in that the double bottom and / or the channels open into one or more central outboard water inlets which are each provided with one anti-fouling system of biological organisms.

Vessel according to one of claims 1 to 5, with. characterized in that the vessel is provided with one or more pumps coupled upstream and / or downstream to the one or more heat exchangers for the purpose of forced cooling water flow.

7. Vessel as claimed in any of the claims 1-6, characterized in that the geometry of the heat exchanger (s) is adapted to the flow or possibly average flow rate of the cooling water in or between the double bottom and / or in the channels.

Vessel according to claim 7, characterized in that the heat exchanger (s) is (are) provided with cooling water blocking plates to prevent the flow of cooling water around the at least one heat exchanger arranged between the double bottom and / or in the channels . 15

9. A heat exchanger, in particular a cooler, suitable for use in the vessel as claimed in any of the claims 1-8, characterized in that the geometry of the heat exchanger is adapted to the intended flow, or flow rate, in particular the pure transverse flow, of cooling water that flows between double bottom or in channels of the vessel.

10. Cooling water system comprising one or more heat exchangers according to claim 9 which are arranged between a double bottom or in channels of a double bottomed vessel according to one of claims 1-8.