RU2703597C1 - Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler - Google Patents
Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703597C1 RU2703597C1 RU2019108509A RU2019108509A RU2703597C1 RU 2703597 C1 RU2703597 C1 RU 2703597C1 RU 2019108509 A RU2019108509 A RU 2019108509A RU 2019108509 A RU2019108509 A RU 2019108509A RU 2703597 C1 RU2703597 C1 RU 2703597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outboard
- desalination
- water
- heat exchange
- cooler
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
- B63J2/12—Heating; Cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области судовых систем, в частности к судовому забортному оборудованию и может быть использовано на обитаемых глубоководных аппаратах (ГВА), например, на подводных лодках.The group of inventions relates to the field of ship systems, in particular to shipboard equipment and can be used on inhabited deep-sea vehicles (GVA), for example, in submarines.
Известен способ охлаждения среды (воды, масла, конденсата и др.) в судовом забортном охладителе (С.Н. Ткач. Исследование влияния режимных и конструктивных параметров забортного охладителя на теплоотдачу в межтрубном пространстве // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, 2017 г., Т. 9, №5, с. 1040-1050). Через трубные полости забортного охладителя, размещенного в бортовом ящике надводного судна, прокачивают охлаждаемую среду и обеспечивают естественную циркуляцию забортной воды в бортовом ящике. Процесс охлаждения идет за счет конвективного теплообмена. Способ малоэффективен в отношении теплосъема и не пригоден для условий эксплуатации ГВА на большой глубине под высоким гидростатическим давлением.There is a method of cooling the medium (water, oil, condensate, etc.) in a ship's outboard cooler (S. N. Tkach. Study of the influence of operational and structural parameters of the outboard cooler on heat transfer in the annulus // Bulletin of the State University of the Sea and River Fleet named after Admiral C .O. Makarova, 2017, T. 9, No. 5, pp. 1040-1050). Cooled medium is pumped through the pipe cavities of the outboard cooler located in the side box of the surface vessel and the outboard water is naturally circulated in the side box. The cooling process is due to convective heat transfer. The method is ineffective in relation to heat removal and is not suitable for operating conditions of the GVA at great depths under high hydrostatic pressure.
Известен способ охлаждения среды в судовом забортном охладителе типа «труба в трубе» по авторскому свидетельству №467218, опубл. 15.04.1975 г. (авторы В.А. Андреев, И.Ф. Жуков, В.В. Сергеев, Э.А. Шкляр). Способ реализуют следующим образом: охлаждаемую среду принудительно (под напором насоса) прокачивают внутри труб, образующих трубчатку, а снаружи трубчатки обеспечивают ее омывание восходящим потоком забортной воды за счет «тепловой тяги», что и обеспечивает охлаждение среды. Недостаток такого способа - низкая эффективность процесса охлаждения из-за малой скорости восходящего потока забортной воды.A known method of cooling the environment in the ship's outboard cooler type "pipe in pipe" according to copyright certificate No. 467218, publ. 04/15/1975 (authors V.A. Andreev, I.F. Zhukov, V.V. Sergeev, E.A. Shklyar). The method is implemented as follows: the cooled medium is forcibly (under the pressure of the pump) pumped inside the pipes forming the tube, and outside the tube they are washed by an upward flow of sea water due to the “thermal traction”, which ensures cooling of the medium. The disadvantage of this method is the low efficiency of the cooling process due to the low speed of the upward flow of sea water.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения, принятым в качестве прототипа, является способ охлаждения среды в судовом забортном охладителе типа «труба в трубе» по авторскому свидетельству №472068, опубл. 30.05.1975 г. г.(авторы: В.А. Андреев, И.Ф. Жуков, В.В. Сергеев, Э.А. Шкляр). Способ заключается в том, что охлаждаемую среду принудительно прокачивают по трубе большего диаметра, а хладоноситель (забортную воду) также принудительно прокачивают по трубе меньшего диаметра. При выходе из трубы меньшего диаметра забортную воду сбрасывают за борт.The closest analogue of the proposed technical solution, adopted as a prototype, is a method of cooling the environment in a shipboard pipe-in-pipe outboard cooler according to copyright certificate No. 472068, publ. 05/30/1975 (authors: V.A. Andreev, I.F. Zhukov, V.V. Sergeev, E.A. Shklyar). The method consists in the fact that the cooled medium is forcibly pumped through a pipe of a larger diameter, and the coolant (sea water) is also forced to be pumped through a pipe of a smaller diameter. When exiting a pipe of a smaller diameter, sea water is thrown overboard.
Недостатком способа-прототипа является его низкая эффективность из-за того, что:The disadvantage of the prototype method is its low efficiency due to the fact that:
- не предусмотрена утилизация «бросового» тепла: поток забортной воды, подогретой в охладителе, выбрасывают за борт;- utilization of “waste” heat is not provided for: the flow of sea water heated in the cooler is thrown overboard;
- не предусмотрено использование забортного давления как потенциальной энергии для выполнения «попутной» работы без дополнительных затрат извне;- it is not envisaged to use outboard pressure as potential energy for performing “associated” work without additional external costs;
-подогретая забортная вода при сбросе за борт создает «тепловой след», демаскирующий забортный охладитель и, соответственно, ГВА;-heated seawater when discharged overboard creates a “thermal footprint”, unmasking the outboard cooler and, accordingly, GWA;
- способ провоцирует повышенный шум и вибрацию, возникающие при прокачивании воды через трубы охладителя.- the method provokes increased noise and vibration that occur when pumping water through the pipes of the cooler.
Известны также устройства для реализации способов охлаждения среды в судовом оборудовании.Also known devices for implementing methods of cooling the environment in marine equipment.
Известны судовые забортные теплообменные аппараты, применяемые на надводных судах для охлаждения рабочих сред: воды, масла, конденсата и др. (С.Н. Ткач. Исследование влияния режимных и конструктивных параметров забортного охладителя на теплоотдачу в межтрубном пространстве // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, 2017 г., Т. 9, №5, с. 1040-1050). Процесс теплообмена в таких аппаратах идет за счет естественной циркуляции забортной воды в так называемом «теплом ящике», помещенном в забортном пространстве надводного судна. Такие технические решения не пригодны для условий эксплуатации ГВА на большой глубине под высоким гидростатическим давлением.Known marine outboard heat exchangers used on surface vessels for cooling working fluids: water, oil, condensate, etc. (S.N. Tkach. Investigation of the effect of operating and structural parameters of an outboard cooler on heat transfer in the annulus // Bulletin of the State University of Marine and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov, 2017, T. 9, No. 5, pp. 1040-1050). The heat exchange process in such devices is due to the natural circulation of sea water in the so-called “warm box”, placed in the sea side of the surface vessel. Such technical solutions are not suitable for the conditions of operation of GVA at great depths under high hydrostatic pressure.
Известен судовой забортный охладитель по авторскому свидетельству №467218, опубл. 15.04.1975 г. (авторы В.А. Андреев, И.Ф. Жуков, В.В. Сергеев, Э.А. Шкляр). Охладитель включает корпус теплообменного блока с пакетом теплообменных труб, закрепленных в трубных досках, патрубки для подвода и отвода охлаждаемой среды, а также патрубки входа и выхода забортной воды. Охладитель работает на принципе естественной циркуляции забортной воды с различной плотностью (принцип «тепловой тяги») вокруг теплообменных труб. Недостаток такого охладителя - малая эффективность процесса охлаждения из-за невозможности использования принудительной (с помощью насоса) циркуляции забортной воды, а также громоздкость конструкции, определяемая значительными размерами вытяжной трубы, обеспечивающей «тепловую тягу».Known shipboard cooler according to copyright certificate No. 467218, publ. 04/15/1975 (authors V.A. Andreev, I.F. Zhukov, V.V. Sergeev, E.A. Shklyar). The cooler includes a heat exchanger block housing with a package of heat exchanger pipes fixed in tube boards, pipes for supplying and discharging a cooled medium, as well as pipes for entering and leaving sea water. The cooler works on the principle of natural circulation of sea water with different densities (the principle of "thermal traction") around the heat exchange pipes. The disadvantage of such a cooler is the low efficiency of the cooling process due to the inability to use forced (with the help of a pump) circulation of overboard water, as well as the bulkiness of the structure, which is determined by the significant dimensions of the exhaust pipe that provides “heat traction”.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является судовой забортный охладитель (авторское свидетельство №901168, опубл. 30.01.1982 г., автор А.Д. Чумаченко). Судовой забортный охладитель включает корпус теплообменного блока с пакетом теплообменных труб, закрепленных в трубных досках, и патрубками для подвода и отвода охлаждаемой среды в межтрубное пространство, а также две крышки, примыкающие к трубным доскам, одна из которых снабжена патрубками входа и выхода забортной воды. Охладитель предусматривает возможность принудительного, например, с помощью насоса, прокачивания забортной воды через теплообменный блок с последующим сбросом ее за борт.The closest analogue of the claimed technical solution is the ship's outboard cooler (copyright certificate No. 901168, publ. 01/30/1982, author A.D. Chumachenko). The marine outboard cooler includes a heat exchanger block body with a stack of heat exchanger pipes fixed in the tube boards and pipes for supplying and discharging the cooled medium into the annulus, as well as two covers adjacent to the pipe boards, one of which is equipped with pipes for the input and output of the sea water. The cooler provides for the possibility of forcing, for example, using a pump, pumping sea water through a heat exchange unit with its subsequent discharge overboard.
К недостаткам известного технического решения относится недостаточная эффективность забортного оборудования, обусловленная тем, что в охладителе не предусмотрена утилизации «бросового» тепла, отводимого от охлаждаемой среды, подогретая в охладителе забортная вода сбрасывается за борт без утилизации. Это снижает эффективность забортного оборудования по критерию КПД. Также охладитель является источником повышенной вибрации и шума, возникающих при принудительном прокачивании забортной воды через трубную полость. Кроме того, при работе охладителя формируется «тепловой след» от сбрасываемой за борт теплой воды, что ухудшает скрытность объекта (ГВА).The disadvantages of the known technical solution include the lack of efficiency of the outboard equipment, due to the fact that the cooler does not provide for the utilization of "waste" heat removed from the cooled medium, the seawater heated in the cooler is discharged overboard without disposal. This reduces the effectiveness of outboard equipment according to the efficiency criterion. Also, the cooler is a source of increased vibration and noise arising from the forced pumping of sea water through the pipe cavity. In addition, during the operation of the cooler, a “thermal trace” is formed from the warm water discharged overboard, which impairs the secrecy of the object (GVA).
Указанные недостатки ограничивают возможность использования забортного охладителя на перспективных ГВА, где предъявляются высокие требования в отношении эффективности забортного оборудования, в том числе и в части виброакустических характеристик.These shortcomings limit the possibility of using an outboard cooler in promising HVA, where high demands are placed on the efficiency of outboard equipment, including in terms of vibro-acoustic characteristics.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание высокоэффективного способа охлаждения среды в забортном оборудовании и судового забортного охладителя для его осуществления.The objective of the proposed group of inventions is the creation of a highly efficient method for cooling the environment in outboard equipment and marine outboard cooler for its implementation.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности работы забортного оборудования за счет расширения его функциональных возможностей, использования забортного давления в качестве источника энергии, утилизации бросового тепла и нейтрализации «теплового следа», оставляемого забортным охладителем, и гашения вибрации.The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency of outboard equipment by expanding its functionality, using outboard pressure as an energy source, utilizing waste heat and neutralizing the “thermal trail” left by the outboard cooler, and damping vibration.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе охлаждения среды в забортном оборудовании, включающем подачу охлаждаемой среды в межтрубное пространство теплообменного блока и принудительную подачу охлаждающей среды (забортной воды) через трубы теплообменного блока, выходящую из труб забортную воду направляют на вход опреснительного блока, в котором ее подвергают опреснению на мембранных опреснительных элементах, далее рассол сбрасывают за борт, а опресненную воду по прямому назначению используют. При этом охлаждение ведут преимущественно при забортном давлении не менее осмотического давления морской воды.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of cooling the medium in the outboard equipment, including supplying the cooled medium to the annular space of the heat exchange unit and forcing the cooling medium (sea water) through the pipes of the heat exchange unit, the outboard water leaving the pipes is sent to the desalination unit inlet, which it is subjected to desalination on membrane desalination elements, then the brine is dumped overboard, and desalinated water is used for its intended purpose. In this case, cooling is carried out predominantly at sea pressure not less than the osmotic pressure of sea water.
Указанный технический результат также достигается тем, что судовой забортный охладитель выполнен в виде многофункционального модуля. Модуль содержит теплообменный блок с пакетом теплообменных труб, закрепленных в трубных досках, патрубками подвода и отвода охлаждаемой среды в межтрубное пространство, а также две примыкающие к трубным доскам крышки. Одна из крышек снабжена патрубками входа и выхода забортной воды. Также в многофункциональном модуле коаксиально теплообменному блоку размещен опреснительный блок таким образом, что корпус его пристыкован своими торцами к крышкам. В полости корпуса опреснительного блока установлен, как минимум, один мембранный опреснительный элемент с центральным коллектором, который соединен со штуцером для отвода опресненной воды. Патрубок выхода забортной воды соединен с полостью корпуса опреснительного блока. На участке корпуса опреснительного блока в пределах полости крышки, не имеющей патрубков, выполнены сквозные отверстия. При этом сквозные отверстия выполнены с условием, что суммарное проходное сечение отверстий не менее проходного сечения патрубка входа забортной воды.The specified technical result is also achieved by the fact that the ship's outboard cooler is made in the form of a multifunctional module. The module contains a heat exchange unit with a package of heat exchange pipes fixed in the tube sheets, pipes for supplying and discharging the cooled medium into the annulus, as well as two covers adjacent to the tube plates. One of the covers is equipped with inlet and outlet water outlets. Also, a desalination unit is placed in the multifunctional module coaxially to the heat-exchange unit so that its body is docked with its ends to the covers. At least one membrane desalination element with a central collector, which is connected to a fitting for draining desalinated water, is installed in the cavity of the casing of the desalination unit. Outboard outlet pipe is connected to the casing cavity of the desalination unit. Through-holes are made in a section of the casing of the desalination unit within the lid cavity that does not have nozzles. In this case, the through holes are made with the condition that the total passage section of the holes is not less than the passage section of the overboard water inlet pipe.
Поскольку охладитель забортный, он работает под внешним гидростатическим давлением Рзаб, зависящим от глубины погружения ГВА. Поток охлаждающей среды, выходящий из труб, также находится под давлением Рзаб. Если данный поток направить на вход обратноосмотического опреснительного модуля, оснащенного полупроницаемой мембраной, при этом рабочее давление будет не менее осмотического давления забортной воды, то начнется процесс опреснения воды по принципу обратного осмоса. Забортная вода в опреснительном модуле разделяется на два потока: опресненная вода (пермеат) и рассол. Опресненная вода по забортному трубопроводу отводится вовнутрь ГВА и используется по прямому назначению, например, для питья. Рассол выбрасывается за борт. При этом не требуется специальный насос высокого давления, процесс идет только за счет забортного давления.Since the cooler is outboard, it operates under external hydrostatic pressure P zab , depending on the immersion depth of the HVA. The flow of cooling medium emerging from the pipes is also under pressure P zab . If this flow is directed to the inlet of a reverse osmosis desalination module equipped with a semipermeable membrane, while the working pressure is not less than the osmotic pressure of sea water, the process of desalination according to the reverse osmosis principle will begin. Seawater in the desalination module is divided into two streams: desalinated water (permeate) and brine. Desalinated water is discharged through the seawater into the GVA and used for its intended purpose, for example, for drinking. The brine is thrown overboard. At the same time, a special high-pressure pump is not required, the process is only due to overboard pressure.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где:The invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг. 1 изображен судовой забортный охладитель в разрезе,- in FIG. 1 shows a sectional shipboard cooler,
- на фиг. 2 представлена схема размещения судового забортного охладителя за бортом ГВА.- in FIG. Figure 2 shows the layout of the ship's outboard cooler overboard the GVA.
Судовой забортный охладитель выполнен в виде многофункционального модуля, состоящего из гидравлически и технологически связанных между собой теплообменного блока 1 и опреснительного блока 2.The marine outboard cooler is made in the form of a multifunctional module consisting of hydraulically and technologically interconnected
Теплообменный блок 1 содержит (фиг. 1) пакет теплообменных труб 3, закрепленных в трубных досках 4 и 5, патрубок 6 для подвода охлаждаемой среды в межтрубное пространство и патрубок 7 для отвода охлажденной среды. Для обеспечения прочности при работе на больших глубинах корпус теплообменного блока 1 выполнен толстостенным. Для интенсификации теплообмена в блоке 1 предусмотрены поперечные перегородки 8. Две крышки 9 и 10, примыкающие к трубным доскам 4 и 5, могут быть съемными, либо выполненными за одно целое с блоком 1. Крышка 9 снабжена патрубками: 11 - для входа и 12 - для выхода забортной воды. Патрубок 12 одновременно служит для выхода рассола. Крышка 10 выполнена без патрубков. Поскольку при работе охладителя крышки практически разгружены (давление внутри крышек такое же, что и снаружи, за бортом), крышки могут быть выполнены облегченными.The
В теплообменном блоке 1 коаксиально размещен опреснительный блок 2, включающий цилиндрический корпус 13, который пристыкован с помощью толстостенных заглушек 14 и 15 к крышкам 9 и 10. В полости корпуса 13 установлен, как минимум, один мембранный опреснительный элемент (МОЭ) 16, представляющий собой пакет полупроницаемых мембран 17, намотанных в виде рулона вокруг центрального коллектора 18. МОЭ 16 установлен таким образом, что его торцевая кромка отстоит от заглушки 15 на расстоянии Н, что обеспечивает торцевой вход забортной воды в пакет мембран. При использовании нескольких МОЭ они могут быть соединены последовательно друг за другом с помощью коллекторов, при этом увеличивается выход опресненной воды. Коллектор 18 служит для сбора опресненной воды, он соединен со штуцером 19, размещенным на заглушке 14 корпуса 13 опреснительного блока 2. Патрубок 12 для выхода забортной воды (рассола) сообщается с полостью корпуса 13. В стенках корпуса 13, расположенных в Полости крышки 10 в пределах расстояния Н, выполнены сквозные отверстия 20. Эти отверстия предназначены для подачи забортной (морской) воды на МОЭ 16. Отверстия 20 выполнены таким образом, что площадь их суммарного проходного сечения составляет не менее площади проходного сечения патрубка 11 входа забортной воды. Указанные проходное сечение отверстий и их расположение на участке Н обеспечивают сбалансированный вход забортной воды в полость МОЭ 16 без дросселирования потока и с сохранением необходимого напора, обеспечивающего преодоление гидравлического сопротивления МОЭ. Это позволяет использовать забортное давление в качестве основного источника энергии для процесса опреснения по принципу обратного осмоса. Кроме того, одновременно обеспечивается утилизация бросового тепла, отводимого вместе с забортной водой из полости теплообменного блока.In the
Судовой забортный охладитель размещается за бортом прочного корпуса ГВА 21 (фиг. 2). Гидравлическая связь охладителя с ГВА 21 осуществляется по специальным (забортным) трубопроводам: через патрубки 6 и 7 подвода и отвода охлаждаемой среды, а также через штуцер 19 для отвода опресненной воды в ГВА 21. Для работы теплообменного блока необходимы два принудительных потока: поток охлаждающей забортной воды внутри теплообменных труб и поток охлаждаемой среды в межтрубном пространстве. Оба потока обеспечиваются внешними насосами ГВА, не входящими в состав забортного охладителя.The marine outboard cooler is located overboard of the sturdy hull of the GVA 21 (Fig. 2). The hydraulic connection of the cooler with the
Для работы опреснительного блока необходим поток забортной (соленой) воды над поверхностью полупроницаемой мембраны под рабочим давлением не менее осмотического, например, 2,8 МПа (28 кгс/см2) для стандартной океанской воды с солесодержанием 35 г/л. Это рабочее давление обеспечивается забортным гидростатическим давлением, например, при глубине погружения ГВА на 280 м и глубже. При давлении менее 2,8 МПа (28 кгс/см2) процесс обратного осмоса замедляется или может вообще прекратиться. Для прокачивания забортной воды через опреснительный блок также требуется некоторый напор, необходимый для преодоления продольного (между слоями МОЭ) сопротивления мембран. Однако этот напор ничтожно мал по сравнению с рабочим давлением процесса обратного осмоса, обеспечивающим продавливание забортной воды через мембрану (поперечный поток). Таким образом, для прокачивания забортной воды через опреснительный блок и через теплообменный блок может быть использован один и тот же насос, например, центробежный.For operation of the desalination unit, the flow of outboard (salt) water above the surface of the semipermeable membrane under a working pressure of at least osmotic, for example, 2.8 MPa (28 kgf / cm 2 ) for standard ocean water with a salinity of 35 g / l, is required. This working pressure is provided by outboard hydrostatic pressure, for example, at a GVA immersion depth of 280 m and deeper. At a pressure of less than 2.8 MPa (28 kgf / cm 2 ), the reverse osmosis process slows down or may stop altogether. For pumping overboard water through a desalination unit, some pressure is also required to overcome the longitudinal (between the layers of the MOE) membrane resistance. However, this pressure is negligible compared to the working pressure of the reverse osmosis process, which provides for pushing overboard water through the membrane (transverse flow). Thus, the same pump, for example, a centrifugal pump, can be used to pump overboard water through a desalination unit and through a heat exchange unit.
Способ охлаждения среды в забортном оборудовании с использованием в нем заявляемого судового забортного охладителя осуществляют следующим образом (фиг. 1 и 2).The method of cooling the environment in outboard equipment using the inventive ship's outboard cooler in it is as follows (Fig. 1 and 2).
Включают забортный центробежный насос 22, размещенный вблизи судового забортного охладителя. Холодная забортная вода через патрубок 11 входит под напором в полость охладителя, проходит внутри теплообменных труб 3, подогревается за счет отбора тепла от горячей среды в межтрубной полости и попадает в полость крышки 10, а из нее через отверстия 20 - в полость корпуса 13 опреснительного блока 2. Направление потоков воды на фиг. 1 показано тонкими стрелками. Специальные манжеты (они на фиг. 1 не показаны) обеспечивают движение потока забортной воды через МОЭ 16 только в одном направлении, как показано большой стрелкой на боковой поверхности МОЭ 16. Поскольку охладитель находится за бортом, то забортная вода под гидростатическим давлением 28 кгс/см2 или более (в зависимости от глубины погружения ГВА) подается в опреснительный блок 2 и опресняется на полупроницаемых мембранах 17 внутри МОЭ 16 по принципу обратного осмоса с образованием продуктов опреснения: рассола и опресненной воды. При этом с повышением температуры забортной воды, подогретой в трубах теплообменного блока 1, КПД процесса опреснения повышается: теоретически и экспериментально доказано, что с повышением температуры забортной воды на 1°С увеличивается выход опресненной воды на 3%.An outboard
Одновременно при движении забортной воды через МОЭ 16 происходит гашение пульсации потока воды от внешнего насоса 22, снижение вибрации охладителя и уменьшение шума за счет шумогасяших свойств МОЭ 16 и упругих характеристик полупроницаемых мембран 17. Образно говоря, МОЭ 16 работает как своеобразный демпфер. Рассол давлением насоса 22 выбрасывается за борт через патрубок 12, а опресненная вода через штуцер 19 отводится из охладителя по специальному забортному трубопроводу в полость ГВА 21, где сливается в емкость под атмосферным давлением и затем используется экипажем для бытовых нужд, например, для питья. При этом с наружной стороны (в охладителе) на полупроницаемую мембрану 17 воздействует забортное давление, а с внутренней стороны (в полости коллектора 18, соединенного с ГВА 21) - практически атмосферное, что и обеспечивает перепад давления на мембране, необходимый для процесса обратного осмоса.Simultaneously with the movement of overboard water through the
Охлаждаемая горячая среда (например, пресная вода, конденсат, масло и т.п.) из полости ГВА 21 под напором подается в охладитель через патрубок 6, проходит в межтрубном пространстве между поперечными перегородками 8, охлаждается и уже охлажденная через патрубок 7 возвращается в ГВА 21. При этом передача тепла от горячей среды к холодной осуществляется одновременно через наружные поверхности теплообменных труб 3 и наружную поверхность корпуса 13 опреснительного блока 2, непосредственно контактирующую с охлаждаемой средой. Таким образом, опреснительный блок 2, как составная часть многофункционального блока участвует также в процессах охлаждения среды и утилизации бросового тепла.Cooled hot medium (for example, fresh water, condensate, oil, etc.) from the
Производительность судового забортного охладителя по опресненной воде зависит от глубины погружения ГВА (и, соответственно, от величины рабочего давления), солености забортной воды и ее температуры. С учетом данных параметров должны выбираться соответствующий тип МОЭ и их количество. В режиме автономного плавания ГВА обслуживание судового забортного охладителя, включая теплообменный блок и опреснительный блок, не требуется, необходимые регламентные операции выполняются только в период его нахождения в базе.The desalinated water on-board cooler performance depends on the depth of immersion of the GVA (and, accordingly, on the magnitude of the working pressure), the salinity of the sea water and its temperature. Based on these parameters, the corresponding type of MOE and their number should be selected. In the autonomous navigation mode of the GVA, maintenance of the ship's outboard cooler, including the heat exchange unit and desalination unit, is not required, the necessary routine operations are carried out only while it is in the base.
При использовании судового забортного охладителя достигается повышение эффективности забортного оборудования ГВА. Указанный технический результат достигается за счет того, что:When using a marine outboard cooler, an increase in the efficiency of the outboard equipment of the GVA is achieved. The specified technical result is achieved due to the fact that:
- судовой забортный охладитель выполнен в виде многофункционального модуля, в котором коаксиально корпусу теплообменного блока размещен опреснительный блок, в связи с чем одновременно реализуются два процесса: охлаждение среды и опреснение морской воды;- the ship's overboard cooler is made in the form of a multifunctional module, in which a desalination unit is placed coaxially to the body of the heat exchange unit, and therefore two processes are simultaneously implemented: cooling the environment and desalination of sea water;
- опреснительный блок пристыкован своими торцами к крышкам, что дает возможность использования одного и того же потока забортной воды для целей охлаждения среды и опреснения, а также обеспечивает оптимальную компоновку многофункционального блока;- the desalination unit is docked with its ends to the covers, which makes it possible to use the same outboard water flow for cooling and desalination purposes, and also ensures the optimal layout of the multifunctional unit;
- предлагаемое расположение патрубков входа и выхода забортной воды направляет поток забортной воды в судовом забортном охладителе гарантированно через один или несколько МОЭ, при этом также обеспечивается улучшение виброакустических характеристик забортного оборудования за счет шумо- и виброгасящих свойств мембранных опреснительных элементов;- the proposed location of the inlet and outlet pipes of the sea water directs the flow of sea water in the ship's sea cooler guaranteed through one or more MOE, while also improving the vibro-acoustic characteristics of the sea-side equipment due to the noise and vibration-suppressing properties of the membrane desalination elements;
- в полости корпуса опреснительного блока возможно размещение одного или нескольких МОЭ, соединенных со штуцером для отвода опресненной воды. При использовании нескольких МОЭ, соединенных последовательно, производительность по опресненной воде может быть увеличена до требуемого значения;- in the cavity of the casing of the desalination unit, it is possible to place one or more MOEs connected to the fitting for the removal of desalinated water. When using several MOEs connected in series, the desalinated water productivity can be increased to the required value;
- размещение сквозных отверстий предусмотрено на участке корпуса опреснительного блока в пределах полости крышки, не имеющей патрубков, что обеспечивает утилизацию бросового тепла: подогретая в теплообменном блоке забортная вода сразу же направляется на МОЭ для опреснения;- placement of through holes is provided on a section of the desalination unit casing within the lid cavity that does not have nozzles, which ensures utilization of waste heat: the seawater heated in the heat exchange unit is immediately sent to the MOE for desalination;
- предусмотрена утилизация бросового тепла от теплообменного блока и использование забортного давления в качестве рабочего давления процесса опреснения, что обеспечивает значительное сокращение энергетических и трудовых затрат при работе забортного оборудования;- provides for the utilization of waste heat from the heat exchange unit and the use of outboard pressure as the working pressure of the desalination process, which provides a significant reduction in energy and labor costs when working outboard equipment;
- обеспечивается маскировка следа ГВА за счет рассола, выходящего из опреснительного модуля. Поскольку рассол повышенной плотности и повышенной температуры выбрасывается за борт, забортный охладитель (и сам ГВА, соответственно) оставляют за собой «след», который может быть обнаружен. Известно, что нагретая вода имеет более низкую плотность, чем холодная и поэтому поднимается к поверхности и становится различима с помощью средств обнаружения, например, с помощью инфракрасных (ИК) детекторов, установленных на летательных аппаратах. Скрытность ГВА таким образом может быть нарушена. В предлагаемом способе теплый рассол не сможет подниматься к поверхности, поскольку он более соленый, чем морская вода и имеет плотность более высокую, чем морская вода. Следовательно рассол, как минимум, будет распространяться на горизонтальном уровне под водой, либо даже опускаться ниже, если его соленость окажется значительной. При этом обнаружение «следа» от охладителя и от ГВА в поверхностных слоях морской воды с помощью ИК-детекторов будет невозможным.- masking of the trace of GVA due to brine coming out of the desalination module is provided. Since brine of increased density and elevated temperature is thrown overboard, the outboard cooler (and the GVA itself, respectively) leave behind a “trace” that can be detected. It is known that heated water has a lower density than cold and therefore rises to the surface and becomes distinguishable by means of detection, for example, using infrared (IR) detectors mounted on aircraft. GWA's secrecy may thus be compromised. In the proposed method, the warm brine will not be able to rise to the surface, since it is more salty than sea water and has a density higher than sea water. Consequently, the brine, at least, will spread horizontally under water, or even fall below if its salinity is significant. In this case, the detection of a “trace” from the cooler and from the GVA in the surface layers of seawater using infrared detectors will be impossible.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано в перспективных проектах ГВА.The proposed technical solution can be used in promising projects of the GVA.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108509A RU2703597C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108509A RU2703597C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703597C1 true RU2703597C1 (en) | 2019-10-21 |
Family
ID=68318399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108509A RU2703597C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703597C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112357042A (en) * | 2020-10-28 | 2021-02-12 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | Outboard cooling heat exchange system of ship power equipment |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU467218A1 (en) * | 1972-10-18 | 1975-04-15 | Предприятие П/Я А-1097 | Ship outboard cooler |
SU472068A1 (en) * | 1973-05-11 | 1975-05-30 | Предприятие П/Я А-1097 | The method of cooling medium in the marine outboard cooler |
SU486958A1 (en) * | 1973-03-09 | 1975-10-05 | Предприятие П/Я А-1097 | Ship outboard cooler |
SU901168A2 (en) * | 1980-05-27 | 1982-01-30 | Новополоцкий политехнический институт | Ship out board cooler |
RU2340785C1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского | Method of ship power plant exhaust gas recovery and device to this effect |
US20100126402A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Advanced Marine Technologies, Llc | Covers and liners for sea chests |
WO2014152527A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Duramax Marine, Llc | Turbulence enhancer for keel cooler |
CN208085989U (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-13 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | Marine nuclear power plant steam generator sewage disposal system with recuperator |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019108509A patent/RU2703597C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU467218A1 (en) * | 1972-10-18 | 1975-04-15 | Предприятие П/Я А-1097 | Ship outboard cooler |
SU486958A1 (en) * | 1973-03-09 | 1975-10-05 | Предприятие П/Я А-1097 | Ship outboard cooler |
SU472068A1 (en) * | 1973-05-11 | 1975-05-30 | Предприятие П/Я А-1097 | The method of cooling medium in the marine outboard cooler |
SU901168A2 (en) * | 1980-05-27 | 1982-01-30 | Новополоцкий политехнический институт | Ship out board cooler |
RU2340785C1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского | Method of ship power plant exhaust gas recovery and device to this effect |
US20100126402A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | Advanced Marine Technologies, Llc | Covers and liners for sea chests |
WO2014152527A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Duramax Marine, Llc | Turbulence enhancer for keel cooler |
CN208085989U (en) * | 2018-02-07 | 2018-11-13 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | Marine nuclear power plant steam generator sewage disposal system with recuperator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112357042A (en) * | 2020-10-28 | 2021-02-12 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | Outboard cooling heat exchange system of ship power equipment |
CN112357042B (en) * | 2020-10-28 | 2023-11-10 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | Outboard cooling heat exchange system of ship power equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6957150B2 (en) | Marine thermal energy conversion power plant | |
US7455778B2 (en) | Intake for water desalination systems, and methods of use | |
US7416666B2 (en) | Mobile desalination plants and systems, and methods for producing desalinated water | |
EP1214137B1 (en) | Seawater pressure-driven desalinization apparatus and method with gravity-driven brine return | |
KR102293174B1 (en) | Transferring heat between fluids | |
KR101514030B1 (en) | Pure water manufacturing system | |
RU2703597C1 (en) | Method of cooling medium in outboard equipment and shipboard cooler | |
EA009751B1 (en) | Heat exchanger vessel with means for recirculating cleaning particles | |
CN113562805B (en) | Hydrodynamic cavitation processing apparatus based on rotatory oscillation cavity impeller | |
CN113562806B (en) | Water treatment device based on self-oscillation cavitation impeller | |
JP2004044455A (en) | Temperature stratification resolving system | |
KR20150121309A (en) | Bilge system for ship improved starting pumping time | |
RU39566U1 (en) | NON-PUMP SELF-FLOWING SYSTEM OF COOLING OF A NUCLEAR POWER PLANT OF A SUBMARINE | |
JP5476475B2 (en) | Heat exchanger system | |
RU191945U1 (en) | Romanov's marine direct-flow steam engine | |
KR20150074838A (en) | Spiral ejector and Clear water production device having the same | |
RU2234355C1 (en) | Evaporative desalting plant | |
SU467218A1 (en) | Ship outboard cooler | |
RU2665008C1 (en) | Compact shipboard absorption refrigerating plant | |
RU2656385C1 (en) | Complex for prevention of ice formation | |
SU1050957A1 (en) | Vessel for arctic voyages | |
SU1527094A1 (en) | Outside water intake system | |
KR101452168B1 (en) | Potable Water System For Preventing Hammering | |
JP2014189122A (en) | Ballast water treatment system, ship mounting this ballast water treatment system, and ballast water treatment method | |
US1291355A (en) | Submarine boat. |