用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统转让专利
申请号 : CN202011174216.1
文献号 : CN112339961B
文献日 : 2022-06-07
发明人 : 劳星胜 , 李邦明 , 魏志国 , 陈凯 , 柯汉兵 , 柯志武 , 张克龙 , 赵振兴 , 戴春辉 , 马灿 , 杨小虎 , 廖梦然 , 陈列 , 宋苹 , 刘伟
申请人 : 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)
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:包括汽轮机、冷凝器和共形换热器,所述汽轮机与所述冷凝器之间通过蒸汽管道相连;所述共形换热器包括换热器壳体,所述换热器壳体的内部设有多排换热管,所述换热器壳体的左右两端对应设有艏部封头和艉部封头;所述换热器壳体包括设置在船体板的外侧壁上的外壳板,所述外壳板与所述船体板之间围合形成海水换热腔;所述船体板为弧形,所述外壳板为与所述船体板的形状相适配的弧形,各所述换热管均为相互平行的直管,每排所述换热管均呈与所述外壳板的形状相适配的弧线排列设置;所述艏部封头设有冷凝水进水腔,所述艉部封头设有冷凝水出水腔,各所述换热管的第一端分别与所述冷凝水进水腔相连通,各所述换热管的第二端分别与所述冷凝水出水腔相连通;所述冷凝水进水腔与所述冷凝器之间通过进水管道相连通,所述冷凝水出水腔与所述冷凝器之间通过出水管道相连通;
所述船体板的外围设有船舶外壳体,所述船舶外壳体为与所述船体板的形状相适配的弧形结构,所述船体板与所述船舶外壳体之间形成船舶空腔,所述共形换热器设置于所述船舶空腔的内部;
所述外壳板的顶部靠近所述艏部封头的位置处设有海水出口;
在所述船舶空腔的内部对应所述海水出口的位置处设有射流装置,所述射流装置通过乏汽管道与所述蒸汽管道相连;
所述射流装置包括喷嘴、吸入口、流通管道和扩散口,所述吸入口和所述扩散口分别与所述流通管道的两端对应连接,所述吸入口与所述海水出口相对应,所述喷嘴的进口与所述乏汽管道相连,所述喷嘴的出口位于所述吸入口的内部。
2.根据权利要求1所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:所述进水管道包括与所述冷凝器的侧板相连的第一进水管道以及与所述冷凝水进水腔相连的第二进水管道,所述第一进水管道与所述第二进水管道之间通过第一法兰密封连接。
3.根据权利要求1所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:所述出水管道包括与所述冷凝器的底板相连的第一出水管道以及与所述冷凝水进水腔相连的第二出水管道,所述第一出水管道与所述第二出水管道之间通过第二法兰密封连接。
4.根据权利要求1所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:在所述换热器壳体的内部设有多个相互平行的第一折流板和多个相互平行的第二折流板,多个所述第一折流板沿所述换热管的长度延伸方向依次间隔布置,多个所述第二折流板沿所述换热管的长度延伸方向依次间隔布置,且各所述第一折流板与各所述第二折流板之间相互交错布置。
5.根据权利要求1所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:所述外壳板的底部靠近所述艉部封头的位置处设有海水入口,所述海水入口设有海水入口格栅;所述海水出口设有海水出口格栅。
6.根据权利要求1所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:所述吸入口为从第一端至第二端逐渐减小的圆锥形筒体,所述吸入口的第一端与所述海水出口相对应,所述吸入口的第二端与所述流通管道相连;所述扩散口为从第一端至第二端逐渐增大的圆锥形筒体,所述扩散口的第一端与所述流通管道相连。
7.根据权利要求6所述的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,其特征在于:在所述扩散口的上方设有海水隔栅,所述海水隔栅安装于所述船舶外壳体的内侧壁上。
说明书 :
用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统
技术领域
背景技术
出口逸出,导致舷外冷凝器的布设位置受到限制。而且,由于海水需要直接与舷外冷凝器进
行换热,海水与舷外冷凝器之间仅有一道格栅,导致舷外冷凝器容易受到海水污染物堵塞,
使舷外冷凝器的换热能力下降,导致船舱内被冷却设备容易发生过热事故。此外,现有舷外
冷凝器与海水的换热形式为自然对流,换热效率较低。
发明内容
器壳体,所述换热器壳体的内部设有多排换热管,所述换热器壳体的左右两端对应设有艏
部封头和艉部封头;所述换热器壳体包括设置在船体板的外侧壁上的外壳板,所述外壳板
与所述船体板之间围合形成海水换热腔;所述船体板为弧形,所述外壳板为与所述船体板
的形状相适配的弧形,各所述换热管均为相互平行的直管,每排所述换热管均呈与所述外
壳板的形状相适配的弧线排列设置;所述艏部封头设有冷凝水进水腔,所述艉部封头设有
冷凝水出水腔,各所述换热管的第一端分别与所述冷凝水进水腔相连通,各所述换热管的
第二端分别与所述冷凝水出水腔相连通;所述冷凝水进水腔与所述冷凝器之间通过进水管
道相连通,所述冷凝水出水腔与所述冷凝器之间通过出水管道相连通。
管道之间通过第一法兰密封连接。
管道之间通过第二法兰密封连接。
次间隔布置,多个所述第二折流板沿所述换热管的长度延伸方向依次间隔布置,且各所述
第一折流板与各所述第二折流板之间相互交错布置。
腔,所述共形换热器设置于所述船舶空腔的内部。
设有海水出口,所述海水出口设有海水出口格栅。
口相对应,所述喷嘴的进口与所述乏汽管道相连,所述喷嘴的出口位于所述吸入口的内部。
连;所述扩散口为从第一端至第二端逐渐增大的圆锥形筒体,所述扩散口的第一端与所述
流通管道相连。
壳体的内部设有多排换热管,在换热器壳体的左右两端对应设有艏部封头和艉部封头;其
中换热器壳体包括设置在船体板的外侧壁上的外壳板,以使外壳板与船体板之间围合形成
海水换热腔,而各换热管均为相互平行的直管,各排换热管均呈与外壳板的形状相适配的
弧线排列设置;将各换热管的第一端分别与艏部封头的冷凝水进水腔相连通,将各换热管
的第二端分别与艉部封头的冷凝水出水腔相连通,将冷凝水进水腔通过进水管道与冷凝器
之间相连通,将冷凝水出水腔通过出水管道与冷凝器之间相连通;在工作时,冷凝器中的冷
凝水通过进水管道进入艏部封头的冷凝水进水腔中,再通过冷凝水进水腔进入各换热管
中,与舷外海水发生热交换后被冷却,进入艉部封头的冷凝水出水腔,再经过出水管道返回
冷凝器,用于对从汽轮机排出的乏汽进行冷却;舷外海水流进入共形换热器的海水换热腔
中,与换热管中的冷凝水发生热交换后被加热,然后从海水换热腔排出。由此,本发明实施
例的用于船舶的蒸汽动力舷外冷却系统,通过共形换热器与船体板之间形成共形结构,使
得舷外海水能够在共形换热器的壳侧流动,使得冷凝器中的冷凝水能够在共形换热器的管
侧流动,进而能够利用舷外海水为汽轮机排出的乏汽进行冷却,不仅充分利用了舷外空间,
使得冷凝器在船体上的布置位置更加灵活,而且提高了系统换热过程的安全性和可靠性。
附图说明
具体实施方式
不能理解为对本发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或
仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”
可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。
表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可
以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。
1、冷凝器2以及共形换热器3,汽轮机1与冷凝器2之间通过蒸汽管道4相连。也即,从汽轮机1
排出的乏汽通过蒸汽管道4输送至冷凝器2,用于与冷凝器2内的冷却水进行换热,从而对乏
汽进行降温。
34的外侧壁上的外壳板35,外壳板35与船体板34之间围合形成海水换热腔36,也即,采用船
体板34的一部分作为共形换热器3的内壳板,从而与外壳板35相互配合形成共形结构。
冷凝水进水腔与冷凝器2之间通过进水管道5相连通,冷凝水出水腔与冷凝器2之间通过出
水管道6相连通。
部封头32的冷凝水出水腔,再经过出水管道6返回冷凝器2,从而用于对从汽轮机1排出的乏
汽进行冷却。与此同时,舷外海水流进入共形换热器3的海水换热腔36中,与换热管33中的
冷凝水发生热交换后被加热,然后从海水换热腔36排出。
的冷凝水能够在共形换热器3的管侧流动,进而能够利用舷外海水为汽轮机1排出的乏汽进
行冷却,不仅充分利用了舷外空间,使得冷凝器2在船体上的布置位置更加灵活,而且提高
了系统换热过程的安全性和可靠性。
兰51密封连接,从而便于实现冷凝器2与冷凝水进水腔之间的可拆卸密封连接。
兰61密封连接,从而便于实现冷凝器2与冷凝水进水腔之间的可拆卸密封连接。
次间隔布置,多个第二折流板102沿换热管33的长度延伸方向依次间隔布置,且各第一折流
板101与各第二折流板102之间相互交错布置。通过设置交错布置的第一折流板101和第二
折流板102,便于引导舷外海水在海水换热腔36内部的流动。
中共形换热器3设置于船舶空腔8的内部。也即,将共形换热器3设置于船体板34与船舶外壳
体7之间的舷外空腔8内,能够对共形换热器3进行有效保护,进一步提高了系统换热过程的
安全性和可靠性。
海水换热腔36的倾角。在外壳板35的顶部靠近艏部封头31的位置处设有海水出口353,该海
水出口353设有海水出口格栅354,该海水出口格栅354具有将舷外海水引出海水换热腔36
的倾角。也即,舷外海水流通过海水入口351进入共形换热器3的海水换热腔36中,与换热管
33中的冷却水发生热交换后被加热,然后通过海水出口353排出海水换热腔36。通过设置海
水入口格栅352以及海水出口格栅354,能够对共形换热器3进行保护,有效防止污染物进入
海水换热腔36,从而避免海水换热腔36被污染物堵塞,进一步提高了系统的安全性和可靠
性。
制阀12,用于控制乏汽管道11中乏汽的流通状态。该射流装置9利用汽轮机1排出的乏汽作
为工作流体,将共形换热器3的海水出口流出353的海水吸入后再喷射排出,从而合理利用
汽轮机1排出的乏汽,实现了共形换热器3与舷外海水之间的强制对流换热,进而提高了系
统的换热效率。
353相对应,喷嘴91的进口与乏汽管道11相连,喷嘴91的出口位于吸入口92的内部。也即,射
流装置9的工作流体为来自蒸汽管道4的乏汽,被吸入流体为从海水换热腔36的海水出口
353流出的被加热的舷外海水,来自蒸汽管道4的乏汽温度约为50℃,由于乏汽冷凝变成液
态水后体积急剧缩小,从而在喷嘴91的出口处形成负压区,进而将海水出口353流出的舷外
海水引入吸入口92内部,然后在湍动扩散作用下,将吸入口92引入的舷外海水与从喷嘴91
喷射出乏汽混合后通过扩散口94喷出射流装置9,从而提高了海水换热腔36的海水出口353
的出水速度,进而提高了舷外海水通过海水换热腔36的流动速度,实现了共形换热器3与舷
外海水之间的强制对流换热。与此同时,从射流装置9流出的舷外海水也会受到一定程度的
加热,从而因密度降低提高舷外海水向上流动的速度。
这种结构形式,便于将海水出口流出的舷外海水引入吸入口92的内部。
于将舷外海水与从喷嘴91喷出的乏汽混合流体进行排放。
修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要
求范围中。