RU2728989C1 - Waste heat recovery device for arctic vessels and an arctic vessel containing it - Google Patents
Waste heat recovery device for arctic vessels and an arctic vessel containing it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728989C1 RU2728989C1 RU2019135977A RU2019135977A RU2728989C1 RU 2728989 C1 RU2728989 C1 RU 2728989C1 RU 2019135977 A RU2019135977 A RU 2019135977A RU 2019135977 A RU2019135977 A RU 2019135977A RU 2728989 C1 RU2728989 C1 RU 2728989C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- exhaust gas
- tube
- ship
- air heater
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
- B63H21/34—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels having exhaust-gas deflecting means
-
- 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
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
-
- 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
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
- F28D21/0005—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
- F28D21/0008—Air heaters
-
- 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
- B63J2002/125—Heating; Cooling making use of waste energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по корейской патентной заявке 10-2018-0141009, поданной 15.11.2018 г. в Корейское ведомство интеллектуальной собственности, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims priority over Korean Patent Application 10-2018-0141009, filed 11/15/2018 with the Korean Intellectual Property Office, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY
[0002] Настоящее изобретение относится к устройству рекуперации отходящего тепла для арктических судов и арктическому судно, содержащему его, и, в частности, к устройству рекуперации отходящего тепла для арктических судов, которое рекуперирует тепло для нагрева воздуха, вводимого снаружи арктического судна, с использованием рекуперированного отходящего тепла, и арктическому судну, содержащему его.[0002] The present invention relates to a waste heat recovery device for arctic vessels and an arctic vessel containing it, and in particular to a waste heat recovery device for arctic vessels, which recovers heat for heating air introduced from outside an arctic vessel using the recovered waste heat, and an arctic vessel containing it.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
[0003] В связи с потерей арктического морского льда из-за глобального потепления возрастает интерес к северо-восточному маршруту вблизи России и северо-западному маршруту вблизи Канады.[0003] With the loss of Arctic sea ice due to global warming, there is growing interest in the northeastern route near Russia and the northwest route near Canada.
[0004] Поскольку Арктика богата природными ресурсами, а также известна как новое развивающееся туристическое направление, активно разрабатываются арктические морские маршруты для экскурсионных поездок и транспортировок и поставок нефти из арктических нефтяных месторождений.[0004] As the Arctic is rich in natural resources and is also known as a new emerging tourism destination, Arctic sea routes are being actively developed for sightseeing trips and the transportation and supply of oil from the Arctic oil fields.
[0005] В частности, страны, расположенные вблизи Северного Ледовитого океана, включая Соединенные Штаты Америки, Канаду, Россию, Данию, Норвегию и т.д., проводят ведущие исследования по развитию арктических морских маршрутов, которые содержат приблизительно 25% мировых природных ресурсов, а также сокращают время и расстояние перевозки на 30% по сравнению с существующими морскими маршрутами.[0005] In particular, countries located near the Arctic Ocean, including the United States of America, Canada, Russia, Denmark, Norway, etc., are conducting leading research on the development of Arctic sea routes, which contain approximately 25% of the world's natural resources. and also reduce the time and distance of transportation by 30% compared to existing sea routes.
[0006] В соответствии с данными, опубликованными исследователями США и Канады, предполагается, что текущее движение судов по арктическим морским маршрутам к 2030 г. достигнет 2% от мировых судовых перевозок, а к 2050 г. - 5%. Однако вероятно, что из-за глобального потепления открытие арктических морских маршрутов будет ускорено.[0006] According to data published by researchers from the United States and Canada, it is assumed that the current movement of ships along the Arctic sea routes by 2030 will reach 2% of the world's ship traffic, and by 2050 - 5%. However, it is likely that, due to global warming, the opening of Arctic sea routes will be accelerated.
[0007] В отличие от обычных вод, полярные воды имеют специфику, состоящую в окружающей среде ледяного щита, и, таким образом, требуют такой подход, который учитывает риски, связанные с окружающей средой, независимо от исследований и разработки материалов деталей. В частности, для судов, эксплуатируемых в Северном Ледовитом океане, которые подвергаются большим потенциальным рискам, чем суда, эксплуатируемые в обычных водах, безопасная работа является критичной.[0007] Unlike ordinary waters, polar waters are specific to the environment of the ice sheet and thus require an approach that takes into account the risks associated with the environment, regardless of the research and development of materials of the parts. Particularly for ships operating in the Arctic Ocean, which are subject to greater potential risks than ships operating in normal waters, safe operation is critical.
[0008] В частности, трудности в развитии полярных областей вызывают их условия окружающей среды, такие как средняя температура атмосферы, равная приблизительно -52°С, жесткая солнечная радиация и айсберги.[0008] In particular, environmental conditions such as an average atmospheric temperature of about -52 ° C, severe solar radiation and icebergs cause difficulties in the development of the polar regions.
[0009] Для плавания в областях с холодным климатом, таких как полярные области, для предупреждения замерзания конструкций, подверженных воздействию холодной атмосферы, требуется система нагрева воздуха. В частности, поскольку конструкции судна, такие как двери и крышки люков, при замерзании могут работать неисправно или находиться в нерабочем состоянии, для непрерывной работы таких конструкций необходима система нагрева воздуха.[0009] For sailing in cold climates, such as the polar regions, an air heating system is required to prevent freezing of structures exposed to the cold atmosphere. In particular, since ship structures, such as doors and hatch covers, may malfunction or be inoperative when frozen, such structures require an air heating system to operate continuously.
[0010] В общем, суда, эксплуатируемые в холодных областях, таких как полярные области, для поддержания температуры воздуха выше минимального уровня, требуемого для работы устройств, в каждой своей секции оборудованы нагревателем (обогревателем помещения), выполненным с возможностью подъема температуры воздуха в этой секции с использованием горячей среды, такой как термальное масло или пар.[0010] In general, ships operating in cold regions, such as the polar regions, are equipped with a heater (space heater) in each section to maintain the air temperature above the minimum level required for the operation of the devices. sections using hot media such as thermal oil or steam.
[0011] При использовании термального масла для нагрева подаваемого снаружи воздуха необходимо, чтобы связанные компоненты и оборудование имели большую мощность, а также необходимы высокие затраты для установки и эксплуатации. Следовательно, существует потребность в решении этой проблемы.[0011] When using thermal oil to heat the air supplied from outside, the associated components and equipment need to be powerful, and the installation and operation costs are high. Therefore, there is a need for a solution to this problem.
[0012] В этом разделе предоставлены сведения общего характера, относящиеся к настоящему раскрытию, которые не обязательно являются предшествующим уровнем техники.[0012] This section provides general information relevant to the present disclosure, which is not necessarily prior art.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
[0013] В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложено устройство рекуперации отходящего тепла для арктических судов, которое рекуперирует тепло, создаваемое во время сжигания, для нагрева воздуха, вводимого снаружи арктического судна, с использованием рекуперированного отходящего тепла и для подачи нагретого воздуха во внутреннюю часть судна, что тем самым улучшает его энергоэффективность, и обеспечивает возможность уменьшения мощности воздухонагревателя, что тем самым уменьшает затраты и пространство для установки для связанных компонентов, и арктическому судну, содержащему его.[0013] In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a waste heat recovery apparatus for arctic vessels that recovers heat generated during combustion to heat air introduced from outside of an arctic vessel using the recovered waste heat and to supply heated air to the interior of the vessel , thereby improving its energy efficiency, and allowing the capacity of the stove to be reduced, thereby reducing costs and installation space for the associated components, and the Arctic vessel containing it.
[0014] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения устройство рекуперации отходящего тепла для арктических судов содержит: воздухонагреватель, выполненный с возможностью нагрева наружного воздуха, подлежащего подаче на судно, причем воздухонагреватель содержит: корпус воздухонагревателя, имеющий внутреннее пространство, через которое проходит наружный воздух, подлежащий нагреву посредством теплообмена; и трубный пучок, расположенный в корпусе воздухонагревателя и выполненный с обеспечением возможности протекания через него горячего выхлопного газа, создаваемого на судне, при этом трубный пучок содержит трубчатую трубку и ребристую трубку с прикрепленными к ней ребристыми элементами, а трубчатая трубка и ребристая трубка расположены смешанным образом с обеспечением возможности уменьшения потери давления, обусловленной скоростью потока выхлопного газа.[0014] In accordance with one aspect of the present invention, a waste heat recovery apparatus for arctic ships comprises: an air heater configured to heat outdoor air to be supplied to the vessel, the air heater comprising: a stove body having an interior space through which outside air flows, to be heated by heat exchange; and a tube bundle located in the stove body and made to allow hot exhaust gas generated on the ship to flow through it, wherein the tube bundle contains a tubular tube and a finned tube with ribbed elements attached to it, and the tubular tube and finned tube are arranged in a mixed manner with the ability to reduce the pressure loss due to the flow rate of the exhaust gas.
[0015] Трубчатая трубка может иметь больший диаметр, чем ребристая трубка.[0015] The tubular tube may have a larger diameter than the finned tube.
[0016] Трубный пучок может быть расположен таким образом, что направление потока наружного воздуха перпендикулярно направлению потока выхлопного газа.[0016] The tube bundle may be positioned such that the flow direction of the outside air is perpendicular to the flow direction of the exhaust gas.
[0017] Выхлопной газ может представлять собой выхлопной газ, выпускаемый из двигателя судна, а устройство рекуперации отходящего тепла может дополнительно содержать клапан, расположенный выше по потоку от воздухонагревателя и выполненный с возможностью управления количеством наружного воздуха, вводимого в воздухонагреватель, в зависимости от нагрузки двигателя и его работы.[0017] The exhaust gas may be an exhaust gas discharged from a ship engine, and the waste heat recovery device may further comprise a valve located upstream of the stove and configured to control the amount of outside air introduced into the stove depending on engine load and his work.
[0018] Выхлопной газ может представлять собой выхлопной газ, выпускаемый из двигателя судна, а устройство рекуперации отходящего тепла может дополнительно содержать электрический нагреватель, расположенный выше по потоку от воздухонагревателя, причем электрический нагреватель представляет собой вспомогательные средства, выполненные с возможностью нагрева наружного воздуха в том случае, когда теплотворная способность выхлопного газа является недостаточной для нагрева наружного воздуха, в зависимости от нагрузки двигателя и его работы.[0018] The exhaust gas may be an exhaust gas discharged from a ship engine, and the waste heat recovery device may further comprise an electric heater located upstream of the stove heater, the electric heater being auxiliary means configured to heat outdoor air including the case where the calorific value of the exhaust gas is insufficient to heat the outside air, depending on the engine load and its operation.
[0019] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения арктическое судно содержит: воздухонагреватель, выполненный с возможностью нагрева наружного воздуха, подлежащего подаче на судно, с использованием выхлопного газа, выпускаемого из двигателя судна; трубку, расположенную в воздухонагревателе и выполненную с обеспечением возможности протекания по ней выхлопного газа; и по меньшей мере один вентилятор, выполненный с возможностью подачи наружного воздуха, нагреваемого воздухонагревателем, в находящиеся на борту места потребления воздуха, причем указанная трубка содержит множество трубок, имеющих различные диаметры и расположенные с равными интервалами.[0019] In accordance with another aspect of the present invention, an arctic vessel comprises: an air heater configured to heat outdoor air to be supplied to the vessel using exhaust gas discharged from a vessel engine; a tube located in the air heater and made to allow exhaust gas to flow therethrough; and at least one fan configured to supply external air heated by the air heater to onboard air consumption points, said tube comprising a plurality of tubes having different diameters and spaced at regular intervals.
[0020] Устройство рекуперации отходящего тепла для арктических судов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения содержит множество трубчатых трубок и множество ребристых трубок, расположенных в области, где выпускается горячий выхлопной газ, для того, чтобы обеспечивать возможность теплообмена очень холодного воздуха, подаваемого снаружи, с этим выхлопным газом, что, тем самым, максимизирует эффективность теплообмена.[0020] A waste heat recovery apparatus for arctic vessels according to embodiments of the present invention comprises a plurality of tubular tubes and a plurality of finned tubes located in an area where the hot exhaust gas is discharged in order to allow heat exchange of very cold air supplied from outside, with this exhaust gas, thereby maximizing heat transfer efficiency.
[0021] Кроме того, устройство рекуперации отходящего тепла в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может улучшать энергоэффективность судна благодаря использованию отходящего тепла, уменьшать мощность воздухонагревателя, что обеспечивает возможность уменьшения затрат для связанных компонентов, и уменьшать пространство для установки, что улучшает использования пространства.[0021] In addition, the waste heat recovery apparatus according to the embodiments of the present invention can improve the energy efficiency of a ship by utilizing waste heat, reduce the power of the stove heater, which makes it possible to reduce costs for associated components, and reduce installation space, which improves space utilization.
[0022] Кроме того, устройство рекуперации отходящего тепла в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может предотвращать прямую подачу очень холодного наружного воздуха в корпус судна, что тем самым предотвращает повреждение различных устройств, расположенных в нем, и может нагревать воздух, подлежащий подаче на судно, до подходящей температуры, что тем самым обеспечивает возможность непрерывной работы различных устройств.[0022] In addition, the waste heat recovery device according to the embodiments of the present invention can prevent the direct supply of very cold outside air into the ship's hull, thereby preventing damage to various devices located therein, and can heat the air to be supplied to the ship. , to a suitable temperature, thus allowing the various devices to operate continuously.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
[0023] На фиг. 1 показано схематическое представление устройства рекуперации отходящего тепла для арктического судна в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, причем устройство рекуперации отходящего тепла расположено в выпускном канале выхлопного газа.[0023] FIG. 1 is a schematic diagram of a waste heat recovery apparatus for an arctic vessel in accordance with one embodiment of the present invention, the waste heat recovery apparatus being located in an exhaust gas outlet.
[0024] На фиг. 2 показано схематическое представление основной части арктического судна, на котором применяется настоящее изобретение.[0024] FIG. 2 shows a schematic representation of the main part of an arctic vessel to which the present invention is applied.
[0025] На фиг. 3 показано схематическое представление в разрезе воздухонагревателя в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.[0025] FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an air heater in accordance with one embodiment of the present invention.
[0026] На фиг. 4 показан увеличенный вид участка "А", показанного на фиг. 3.[0026] FIG. 4 is an enlarged view of the "A" portion shown in FIG. 3.
[0027] На фиг. 5 показано схематическое представление трубчатой трубки и ребристой трубки, показанных на фиг. 3.[0027] FIG. 5 is a schematic representation of the tubular tube and finned tube shown in FIG. 3.
[0028] На фиг. 6 показан схематический перспективный вид фиг. 4.[0028] FIG. 6 is a schematic perspective view of FIG. 4.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION
[0029] Приведенные выше и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания вариантов осуществления изобретения, данных в сочетании с сопутствующими чертежами.[0029] The foregoing and other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments of the invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.
[0030] Ниже будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопутствующие чертежи. На протяжении настоящей спецификации аналогичные компоненты будут обозначены аналогичными ссылочными обозначениями.[0030] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Throughout this specification, like components will be identified with like reference symbols.
[0031] Сначала, со ссылкой на фиг. 1, устройство 1 рекуперации отходящего тепла арктического судна в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения содержит: воздухонагреватель 610, нагревающий наружный воздух, подлежащий подаче на судно; клапан DP (damper), соединенный с воздухонагревателем 610, для регулировки потока наружного воздуха в воздухонагреватель 610; электрический нагреватель EH (electric heater), соединенный с клапаном DP, для нагрева наружного воздуха, в качестве источника энергии использующий электроэнергию; и линию EL выхлопного газа (exhaust gas line), обеспечивающую путь для выпуска выхлопного газа из устройства сжигания, такого как силовой генератор (не показан), вырабатывающий электроэнергию с помощью сжигания топлива, или вспомогательный бойлер (не показан), вырабатывающий пар с помощью сжигания топлива, причем воздухонагреватель 610 соединен с линией EL выхлопного газа.[0031] First, with reference to FIG. 1, an arctic vessel waste heat recovery apparatus 1 according to one embodiment of the present invention comprises: an
[0032] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения устройство сжигания будет показано на примере вырабатывающего энергию двигателя. Таким образом, воздухонагреватель 610 в соответствии с этим вариантом осуществления нагревает наружный воздух с помощью теплообмена, происходящего между наружным воздухом и выхлопным газом из вырабатывающего энергию двигателя, причем после того, как выхлопной газ был охлажден посредством теплообмена, его выпускают из воздухонагревателя.[0032] In accordance with this embodiment of the invention, the combustion apparatus will be illustrated with an example of a power generating engine. Thus, the
[0033] Клапан DP представляет собой средства для управления забором наружного воздуха в зависимости от эксплуатационных условий этого арктического судна, таких как изменение нагрузки вырабатывающего энергию двигателя во время эксплуатации судна и его бездействие в то время как судно стоит на якоре, и может быть расположен на стороне воздуховпускного отверстия выше по потоку от воздухонагревателя 610.[0033] The DP valve is a means for controlling the intake of outside air depending on the operating conditions of this Arctic vessel, such as changing the load of the power generating engine during operation of the vessel and its inactivity while the vessel is at anchor, and can be located on the side of the air inlet upstream of the
[0034] Электрический нагреватель EH представляет собой устройство, выполненное с возможностью компенсации нехватки, когда снижается эффективность эксплуатации, или когда является недостаточной теплотворная способность для нагрева (теплотворная способность выхлопного газа), в зависимости от эксплуатационных условий этого арктического судна, таких как изменение нагрузки вырабатывающего энергию двигателя во время эксплуатации судна и его бездействие в то время как судно стоит на якоре, и может использовать электричество от аварийного электрогенератора в качестве источника энергии.[0034] The electric heater EH is a device adapted to compensate for the shortage when the operating efficiency decreases or when the heating value for heating (the calorific value of the exhaust gas) is insufficient, depending on the operating conditions of this Arctic vessel, such as a change in the load of the generating the energy of the engine during the operation of the vessel and its inactivity while the vessel is at anchor, and can use electricity from an emergency electric generator as a source of energy.
[0035] Устройство 1 рекуперации отходящего тепла в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения может поддерживать температуру воздуха, подаваемого на судно, на постоянном уровне при частых изменениях эксплуатационных условий вырабатывающего энергию двигателя благодаря тому, что содержит воздухонагреватель 610, клапан DP и электрический нагреватель ЕН.[0035] The waste heat recovery apparatus 1 according to this embodiment can maintain the temperature of the air supplied to the ship at a constant level during frequent changes in the operating conditions of the power generating engine by including an
[0036] Линия EL выхлопного газа может представлять собой канал, как показано на фиг. 1, причем с каналом EL выхлопного газа может сообщаться воздухонагреватель 610.[0036] The exhaust gas line EL may be a conduit as shown in FIG. 1, an
[0037] Со ссылкой на фиг. 2, арктическое судно, содержащее устройство 1 рекуперации отходящего тепла в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, дополнительно может содержать воздухосмешивающую камеру 600, в которой смешивается горячий воздух, нагретый воздухонагревателем 610, и по меньшей мере один вентилятор 710, выполненный с возможностью подачи горячего воздуха в различные места потребления воздуха.[0037] With reference to FIG. 2, an arctic vessel comprising a waste heat recovery device 1 in accordance with this embodiment may further comprise an
[0038] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения воздухонагреватель 610 также может сообщаться с воздухосмешивающей камерой 600, а горячий воздух, введенный в воздухосмешивающую камеру 600, подают в места потребления воздуха при помощи вентилятора 710.[0038] According to this embodiment, the
[0039] Линия EL выхлопного газа может сообщаться с впускным отверстием источника тепла (не обозначено ссылочным обозначением) и с выпускным отверстием источника тепла (не обозначено ссылочным обозначением) воздухонагревателя 610, а воздухосмешивающая камера 600 может сообщаться с воздуховыпускным отверстием (не обозначено ссылочным обозначением).[0039] The exhaust gas line EL may communicate with the heat source inlet (not referenced) and the heat source (not referenced) outlet of the
[0040] Кроме того, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, впускное отверстие источника тепла, выпускное отверстие источника тепла, воздуховпускное отверстие и воздуховыпускное отверстие воздухонагревателя 610 в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения могут быть образованы таким образом, что направление потока воздуха в воздухонагревателе 610 перпендикулярно направлению в нем потока выхлопного газа. Эффективность теплообмена может быть улучшена благодаря образованию впускного отверстия источника тепла, выпускного отверстия источника тепла, воздуховпускного отверстия и воздуховыпускного отверстия воздухонагревателя 610 таким образом, что направление потока воздуха перпендикулярно направлению потока выхлопного газа.[0040] In addition, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the heat source inlet, heat source outlet, air inlet and air outlet of the
[0041] Со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 3, воздухонагреватель 610 в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения содержит: трубный пучок ТВ (tube bundle), состоящий из множества трубок, через которые протекает выхлопной газ; корпус 611 воздухонагревателя, в котором размещен трубный пучок ТВ, и выполненный с обеспечением возможности прохождения снаружи трубного пучка ТВ очень холодного воздуха, подлежащего нагреву горячим выхлопным газом, проходящим по трубному пучку ТВ; и теплоизолирующий элемент IS (heat insulating member), расположенный на стенке корпуса 611 воздухонагревателя 611 для изоляции воздухонагревателя 610.[0041] With reference to FIG. 1 and FIG. 3, an
[0042] Например, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения полярный холодный воздух с температурой, приблизительно равной -52°С, может быть введен в воздухонагреватель 610 и нагрет до температуры, приблизительно равной 5°С, посредством выхлопного газа, температура которого составляет от приблизительно 250°С до приблизительно 300°С, протекающего по трубному пучку ТВ, при протекании по его наружной поверхности. Здесь выхлопной газ может быть охлажден до температуры, приблизительно составляющей 190°С, после теплообмена, происходящего с холодным воздухом, до выпуска из воздухонагревателя 610.[0042] For example, in accordance with this embodiment, polar cold air with a temperature of about -52 ° C can be introduced into the
[0043] Воздухонагреватель 610 может быть выполнен из материала, способного выдерживать очень холодный воздух в полярных областях и препятствовать коррозии. Например, воздухонагреватель 610 может быть выполнен из материала SUS316L.[0043] The
[0044] Трубный пучок ТВ может содержать достаточное количество трубок, расположенных в направлении потока воздуха таким образом, что полярный воздух с температурой, составляющей приблизительно -52°С, при прохождении через внутреннюю часть корпуса 611 воздухонагревателя 611, в котором расположен трубный пучок ТВ, может быть в достаточной мере нагрет, то есть, нагрет до температуры, требующейся для находящихся на борту мест потребления воздуха, например, 5°С.[0044] The TB tube bundle may contain a sufficient number of tubes located in the direction of the air flow such that polar air with a temperature of approximately -52 ° C, when passing through the interior of the
[0045] Трубный пучок ТВ в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения может содержать: множество трубчатых трубок РТ (pipe tube); и множество ребристых трубок FT (fin tube), как показано на фиг. 3.[0045] A TB tube bundle in accordance with this embodiment of the invention may comprise: a plurality of pipe tubes PT; and a plurality of fin tube (FT) as shown in FIG. 3.
[0046] Ребристая трубка FT может содержать основную часть, называемую основной трубкой FTa (base tube), и ребристые элементы FTb.[0046] The ribbed tube FT may comprise a base portion called a base tube FTa (base tube) and ribbed elements FTb.
[0047] Со ссылкой на фиг. 5, в отличие от трубчатой трубки РТ, состоящей только из основной части, называемой основной трубкой, ребристая трубка FT содержит основную трубку FTa и множество ребристых элементов FTb, прикрепленных к основной трубке FTa.[0047] With reference to FIG. 5, unlike the tubular tube PT, which consists only of a main part called the main tube, the finned tube FT includes a main tube FTa and a plurality of ribbed elements FTb attached to the main tube FTa.
[0048] Ребристые элементы FTb, прикрепленные к основной трубке FTa, могут увеличивать поверхность теплообмена, что улучшает его эффективность.[0048] The ribbed elements FTb attached to the main tube FTa can increase the heat transfer surface, which improves its efficiency.
[0049] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения трубчатая трубка РТ может иметь больший диаметр, чем основная трубка FTa ребристой трубки FT.[0049] According to this embodiment, the tubular tube PT may have a larger diameter than the main tube FTa of the finned tube FT.
[0050] В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения указанное множество трубчатых трубок РТ и указанное множество ребристых трубок FT могут быть расположены с равными интервалами в корпусе 611 воздухонагревателя таким образом, что направление потока выхлопного газа перпендикулярно направлению потока воздуха, как показано на фиг. 3.[0050] According to this embodiment of the invention, said plurality of tubular tubes PT and said plurality of finned tubes FT may be equally spaced in the
[0051] Кроме того, количество трубчатых трубок РТ может различаться от количества ребристых трубок FT. Например, количество трубчатых трубок РТ может быть меньше количества ребристых трубок FT. Однако следует понимать, что настоящее изобретение этим не ограничено.[0051] In addition, the number of tubular tubes PT may differ from the number of finned tubes FT. For example, the number of tubular tubes PT may be less than the number of finned tubes FT. However, it should be understood that the present invention is not limited to this.
[0052] Несмотря на большую поверхность теплообмена ребристой трубки FT в том случае, когда трубный пучок ТВ состоит только из ребристых трубок FT, может происходить потеря давления из-за высокой скорости выхлопного газа по ребристой трубке FT, имеющей небольшой диаметр.[0052] Despite the large heat exchange surface of the finned tube FT, when the tube bundle TB consists of only the finned tubes FT, a pressure loss may occur due to the high velocity of the exhaust gas through the finned tube FT having a small diameter.
[0053] Для того, чтобы преодолеть эту проблему, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения трубчатые трубки РТ, имеющий больший диаметр, чем ребристые трубки FT, расположены с равными интервалами вместе с ребристыми трубками FT для уменьшения скорости потока выхлопного газа через трубный пучок ТВ и перепада давления по этому трубному пучку, таким образом препятствуя ухудшению эффективности двигателя.[0053] In order to overcome this problem, in accordance with this embodiment of the invention tubular tubes PT having a larger diameter than the finned tubes FT are arranged at regular intervals together with the finned tubes FT to reduce the flow rate of the exhaust gas through the tube bundle TB. and the pressure drop across this tube bundle, thus preventing degradation of engine efficiency.
[0054] Кроме того, размещение трубчатых трубок РТ вместе с ребристыми трубками FT может препятствовать чрезмерной потере давления потока воздуха и потока выхлопного газа в воздухонагревателе 610, в то же время улучшая эффективность теплообмена.[0054] In addition, placing the tubular tubes PT together with the finned tubes FT can prevent excessive pressure loss of the air flow and exhaust gas flow in the
[0055] Как описано выше, устройство рекуперации отходящего тепла для арктических судов в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения содержит воздухонагреватель, нагревающий очень холодный наружный воздух, подлежащий подаче в находящиеся на борту места потребления воздуха, причем воздухонагреватель содержит множество трубчатых трубок и множество ребристых трубок для того, чтобы обеспечивать возможность теплообмена наружного воздуха с горячим выхлопным газом, что, тем самым, улучшает эффективность теплообмена и в то же время минимизирует потерю давления.[0055] As described above, a waste heat recovery apparatus for arctic vessels according to this embodiment of the invention comprises a stove heater for heating very cold outside air to be supplied to on-board air consumption points, the stove heater comprising a plurality of tubular tubes and a plurality of finned tubes in order to allow heat exchange of the outside air with the hot exhaust gas, thereby improving the heat exchange efficiency and at the same time minimizing the pressure loss.
[0056] Кроме того, поскольку воздух нагревают с использованием отходящего тепла, создаваемого на судне, возможно увеличивать энергоэффективность этого судна, затраты на связанные компоненты через уменьшение мощности воздухонагревателя и улучшения использования пространства через уменьшение пространства для установки.[0056] In addition, since the air is heated using waste heat generated on the ship, it is possible to increase the energy efficiency of the ship, associated component costs through decreasing the stove power, and improving space utilization through decreasing installation space.
[0057] В частности, воздухонагревающая система в соответствии с настоящим изобретением может уменьшать общую мощность приблизительно на 30% (7500 кВт → 5000 кВт) по сравнению с обычной системой, использующей термальное масло для нагрева воздуха.[0057] In particular, the air heating system according to the present invention can reduce the total power by about 30% (7500 kW → 5000 kW) compared to a conventional system using thermal oil to heat the air.
[0058] Хотя в настоящем документе были описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что эти варианты осуществления предоставлены только для иллюстрации и не должны быть истолкованы каким-либо способом как ограничивающие настоящее изобретение, и что специалистами в данной области техники могут быть выполнены различные модификации, изменения и эквивалентные варианты осуществления без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения[0058] While some embodiments of the present invention have been described herein, it should be understood that these embodiments are provided for illustration only and should not be construed in any way as limiting the present invention, and that those skilled in the art may be able to perform various modifications, changes and equivalent embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention
[0059] Список ссылочных обозначений[0059] List of reference signs
1: устройство рекуперации отходящего тепла для арктического судна1: waste heat recovery device for an arctic vessel
610: воздухонагреватель610: air heater
611: корпус воздухонагревателя611: heater housing
ТВ: трубный пучокTV: tube bundle
РТ: трубчатая трубкаRT: tubular tube
FT: ребристая трубкаFT: finned tube
FTa: основная трубкаFTa: main tube
FTb: ребристый элементFTb: ribbed element
IS: теплоизолирующий элемент ISIS: thermal insulation IS
710: вентилятор710: fan
DP: клапанDP: valve
ЕН: электрический нагреватель ЕНEH: electric heater EH
EL: линия EL выхлопного газаEL: EL line of exhaust gas
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2018-0141009 | 2018-11-15 | ||
KR1020180141009A KR20200056823A (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | Waste Heat Recovery Apparatus for Arctic Ship and Arctic Ship having the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2728989C1 true RU2728989C1 (en) | 2020-08-03 |
Family
ID=70730642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135977A RU2728989C1 (en) | 2018-11-15 | 2019-11-08 | Waste heat recovery device for arctic vessels and an arctic vessel containing it |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20200056823A (en) |
CN (1) | CN113165727A (en) |
RU (1) | RU2728989C1 (en) |
WO (1) | WO2020101255A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769254C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-03-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for storing hydrocarbon fuels in arctic conditions |
RU2785247C2 (en) * | 2021-03-10 | 2022-12-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for provision of temperature mode of storage of hydrocarbon fuels in the arctic |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU901167A1 (en) * | 1980-02-01 | 1982-01-30 | За витель | Apparatus for utilizing heat of ship main engines |
SU1491766A1 (en) * | 1987-01-22 | 1989-07-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Ship recuperator |
KR20120032241A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 대우조선해양 주식회사 | Intake air preheating system of thermal oil heater |
KR20130001185U (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-20 | 삼성중공업 주식회사 | Outside air introducing apparatus |
KR20150005810A (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-15 | 삼성중공업 주식회사 | Ship and method for controlling thereof |
KR20160055538A (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 대우조선해양 주식회사 | Air condtioning system of in artic vessel |
KR20160072452A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 재단법인 중소조선연구원 | anti-icing system for recycling exhausting gas heat of ship sailing frozen sea |
KR20160080755A (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 대우조선해양 주식회사 | Air conditioning system, air conditioning method and artic vessel having the air conditioning method |
RU2646399C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") | Erection of a vessel immune to ice formation |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4474228A (en) * | 1982-08-24 | 1984-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Closed cycle vaporization cooling system for underwater vehicle inner-to-outer hull heat transfer |
US5472047A (en) * | 1993-09-20 | 1995-12-05 | Brown Fintube | Mixed finned tube and bare tube heat exchanger tube bundle |
JP3600367B2 (en) * | 1996-04-17 | 2004-12-15 | 荏原冷熱システム株式会社 | Absorption chiller hot water regenerator |
JP3361010B2 (en) * | 1996-05-21 | 2003-01-07 | 松田 誠作 | Multi-tube heat exchanger |
DE19901165A1 (en) * | 1999-01-14 | 2000-11-23 | Juergen Quellmalz | Steam powered vehicle such as locomotive with heat recovery, in which exhaust steam heat content is used via heat exchange plant for re-evaporation or evaporation |
KR100955041B1 (en) * | 2007-08-21 | 2010-04-28 | 삼성중공업 주식회사 | Inboard heating installation using waste heat |
KR101739451B1 (en) * | 2010-08-18 | 2017-05-24 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for freeze and burst protection of ballast tank of arctic ship by m/e waste heat recovery |
US9416711B1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-08-16 | Peter Lee Randall | Exhaust energy recovery and pollution control system for marine vessel |
CN205293055U (en) * | 2015-11-26 | 2016-06-08 | 同方人工环境有限公司 | A air conditioner device for marine engine room waste heat recovery |
-
2018
- 2018-11-15 KR KR1020180141009A patent/KR20200056823A/en not_active Application Discontinuation
-
2019
- 2019-11-06 CN CN201980074230.3A patent/CN113165727A/en active Pending
- 2019-11-06 WO PCT/KR2019/014990 patent/WO2020101255A1/en active Application Filing
- 2019-11-08 RU RU2019135977A patent/RU2728989C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU901167A1 (en) * | 1980-02-01 | 1982-01-30 | За витель | Apparatus for utilizing heat of ship main engines |
SU1491766A1 (en) * | 1987-01-22 | 1989-07-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Ship recuperator |
KR20120032241A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 대우조선해양 주식회사 | Intake air preheating system of thermal oil heater |
KR20130001185U (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-20 | 삼성중공업 주식회사 | Outside air introducing apparatus |
KR20150005810A (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-15 | 삼성중공업 주식회사 | Ship and method for controlling thereof |
KR20160055538A (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 대우조선해양 주식회사 | Air condtioning system of in artic vessel |
KR20160072452A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 재단법인 중소조선연구원 | anti-icing system for recycling exhausting gas heat of ship sailing frozen sea |
KR20160080755A (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 대우조선해양 주식회사 | Air conditioning system, air conditioning method and artic vessel having the air conditioning method |
RU2646399C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") | Erection of a vessel immune to ice formation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769254C1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-03-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Method for storing hydrocarbon fuels in arctic conditions |
RU2785247C2 (en) * | 2021-03-10 | 2022-12-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Device for provision of temperature mode of storage of hydrocarbon fuels in the arctic |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020101255A1 (en) | 2020-05-22 |
KR20200056823A (en) | 2020-05-25 |
CN113165727A (en) | 2021-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2420413C2 (en) | Exhaust gas cooling system of amphibious transport facility | |
KR102122023B1 (en) | Fuel Supply System of Liquefied Hydrogen Fuel Cell Propulsion Ship And Method for Operating the Same | |
KR101654595B1 (en) | Air condtioning system of in artic vessel | |
KR20110136489A (en) | Vessel with thermoelectirc generating system | |
RU2728989C1 (en) | Waste heat recovery device for arctic vessels and an arctic vessel containing it | |
EP2746148B1 (en) | Inland waterway tanker for transportation of liquid product | |
US11820473B2 (en) | Hull thermal management system | |
KR101878825B1 (en) | Fresh water generating equipment for vessels by using waste heat | |
KR101011874B1 (en) | Combined heating/hot water system for a vehicle | |
KR101454385B1 (en) | Vessel | |
KR20160059065A (en) | Operating energy saving floating lng re-gasification power plant | |
JP2009216222A (en) | Liquefied gas vaporizer | |
KR101665474B1 (en) | Air condtioning system of engine room in ship for artic | |
JP3616816B2 (en) | Hull resistance reduction device | |
KR102335061B1 (en) | Freezing prvention apparatus for marine structure | |
JP7101441B2 (en) | Unit-type automatic power generator and means of transportation with the automatic power generator | |
KR101917396B1 (en) | Winterization Method and System of Ice Class Vessels using Waste Heat of Exhaust Gas | |
KR20160003476U (en) | Air intake structure of fan room for engine room and artic ship having the air intake structure | |
CN109110063A (en) | A kind of polar region ship lifeboat cabin preheating system and method | |
KR20110017118A (en) | Apparatus for controlling temperature of coffer dam | |
RU2177894C2 (en) | Airship | |
CN218288102U (en) | Heat tracing system and ship | |
KR20150102340A (en) | Apparatus for Recycling Waste Heat for offshore Structure | |
KR101524947B1 (en) | A vessel equipping Organic rankine cycle system for ice classes winterization via indirect heat transfer of waste heat in a ship | |
KR102600607B1 (en) | Air Conditioning System for Arctic Vessel |