本发明专利技术公开一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，包括脉动循环系统和增压循环系统，所述脉动循环系统由柴油机缸套、离心水泵、脉动阀、电动机和缸套水冷却器组成；所述增压循环系统由隔膜增压器，锥形管以及第一单向阀和第二单向阀组成。本发明专利技术利用液压原理通过脉动阀将流体的动能转变为压力势能冲击隔膜增压器，在隔膜增压器内又将流体增加的动能变为对脉动循环系统的压力；脉动循环系统的压力增加后可减少离心水泵的能耗，在提高换热效率的基础上使系统更加节能；通过改变增压循环系统中锥形管的尺寸可以灵活调节所需压力来满足实际要求。
【技术实现步骤摘要】
一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置
本专利技术属于节能减排
涉及一种船用柴油机冷却技术，更具体地说，涉及一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置及其工作方法。
技术介绍
船用柴油机冷却系统是船舶冷却系统中不可或缺的一个部分。其功能是散发热量，降低柴油机缸套的工作温度，保证其能正常高效的工作。作为一项传统产品，换热器目前的技术已经能够满足船舶主机的需求，不少人士认为此方面技术已经相对成熟和完善。然而据了解，与船舶辅机其它部件相比，换热器技术发展还相对较落后。尤其是随着节能减排政策的推进以及新能源技术的推广加快，这对换热器的设计及技术提出了更高的要求。中国专利号为201210145569.8，公开(公告)日2012.09.19的专利技术专利，公开了一种可调往复式脉动流强化传热换热器，该专利通过调整电机的转速控制脉动流的平均流速、脉动频率、脉动振幅，可以达到强化换热的目的。但是由于电机调频和管道泵输送流体都需要消耗电能，并且能源消耗很高。传统脉动发生装置一般采用电磁阀或往复泵等方法，通过消耗额外能源来增强换热效率的方法，使节能效果并不理想，导致有源强化换热在实际应用中受到限制。因此，提高供热系统的换热效率，减少脉动装置的能量消耗，成为脉动换热技术的难题。由于脉动强化换热在对流强化传热技术分类上属于有源强化换热，在换热过程中需要消耗额外的机械能做功，在提高效率的同时增加了新的能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决在船用柴油机冷却系统中脉动换热技术中为增加流体脉动的流速，提高柴油机冷却系统的换热效率而导致脉动发生装置的机械能消耗增加的矛盾，实现在流体自身脉动过程中产生的液压冲击压力使脉动速度增加的功能。提供一种带有脉动增压功能的船舶柴油机缸套与冷却水换热装置及其工作方法。为达到上述目的，本专利技术实现目的所采取的技术方案是：一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，包括脉动循环系统和增压循环系统，所述脉动循环系统由柴油机缸套1、离心水泵2、脉动阀3、电动机4和缸套水冷却器5组成，其中所述柴油机缸套1中的冷却水出口通过管道依次与离心水泵2，脉动阀3，缸套水冷却器5和柴油机缸套1的冷却水进口相连接形成封闭的脉动循环系统；所述脉动阀3上还安置有用来控制脉动阀3周期性的开启和关闭的电动机4；所述增压循环系统由隔膜增压器7，锥形管9以及第一单向阀8和第二单向阀11组成，其中所述的隔膜增压器7的进口c通过管道连接在所述脉动阀3进口处的管道上，隔膜增压器7的第二出口b通过管道依次连接第一单向阀8，锥形管9和第二单向阀11，再由第二单向阀11连接到隔膜增压器7的第一出口a形成封闭的增压循环系统。进一步优选，在所述的离心水泵2和脉动阀3之间的管道上还连接有用以补偿脉动循环系统的压力波动的第一液压蓄能器6；在所述的锥形管9和第二单向阀11之间的管道上还连接有用以补偿增压循环系统中的压力波动的第二液压蓄能器10。进一步优选，所述的锥形管9为同心锥形管和偏心锥形管中的任一种。进一步优选，所述的脉动阀3为电磁阀或凸轮轴阀。进一步优选，所述的第一单向阀8和第二单向阀11均为直通式CV型或CH型单向阀。进一步优选，所述的第一液压蓄能器6和第二液压蓄能器10均为气体隔膜式液压蓄能器。进一步优选，所述的隔膜增压器7包括设有进口c的下腔体7-1和设有第一出口a和第二出口b的上腔体7-5，其中所述上腔体7-5中心设置有一伸进腔内的空心螺栓7-6，所述上腔体7-5和下腔体7-1之间设置有盘形弹性膜片7-2，所述弹性膜片7-2中心设置有一穿入空心螺栓7-6的实心螺栓7-4，所述实心螺栓7-4上套装有一端顶住弹性膜片7-2，另一端顶住空心螺栓7-6的调节弹簧7-3。进一步优选，所述隔膜增压器7上腔体7-5和下腔体7-1的容积相同或不同；形状为六面体或圆柱体或圆台体；腔体材料为不锈钢或碳钢。进一步优选，所述弹性膜片7-2的材料为橡胶膜和丁基胶膜中的任一种。进一步优选，所述调节弹簧7-3为合金有色热卷弹簧或不锈钢有色热卷弹簧，弹簧的最大弹力需小于流体脉动的冲击压力。本专利技术的一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置的工作原理是：当离心水泵2运行时，流体在柴油机缸套1和缸套水冷却器5之间循环流动换热，并且已知的工况参数为流体速度0.5m/s，流量2t/h和吸入压力60kPa。在冷却水循环中通过脉动阀3的开闭使流体产生脉动。电动机4以1.5Hz/s的频率旋转，通过曲柄机构驱动脉动阀3的阀门。脉动阀3在打开时液体可以自由地通过，进一步沿着回路通过缸套水冷却器5在换热系统中循环。在脉动阀3关闭的瞬间，管道中存在急剧的压力跳跃，由此形成指向与流体流动相反的方向的脉冲。液体以高速导向隔膜增压器7的进口c。在水锤作用下形成液压冲击的流体在压力作用下进入隔膜增压器7的下腔体7-1，使弹性膜片7-2变形。弹性膜片7-2变形后将上腔体7-5内的液体推过第一单向阀8。部分流体被引导到第二液压蓄能器10，第二液压蓄能器10在那里补偿液体的压力波动。流体由第一单向阀8流出后通过管道进入锥形管9使流体速度增加，流速增大后的流体继续沿管路通过第二单向阀11流回隔膜增压器7的上腔体7-5冲击弹性膜片7-2，弹性膜片7-2受到冲击后产生的压力大于隔膜增压器7的进口c处脉动流的冲击压力，因此脉动循环系统中的压力会因弹性膜片7-2的冲击而增加。在本专利技术中，当流体通过脉动阀3时，电动机4以给定的频率旋转，通过曲柄机构驱动脉动阀3的阀门，阀门的开闭将会使流体出现液压冲击，此时流体的动能全部转化为管道中的压力势能。之后，在凸轮轴转动的作用下，脉动阀3的阀门将返回到初始打开位置，并且将在上述序列中重复该过程。在这种情况下，脉动阀3的输出总是表现为流动介质的脉动流模式。在本专利技术中，通过使用脉冲流体冲击隔膜增压器7的弹性膜片7-2后在增压系统中增加流体流动速度，流体加速返回隔膜增压器7后反向冲击弹性膜片7-2使其作用于脉动流体达到脉动循环系统的增压目的。弹性膜片7-2进行完全拉伸时导致隔膜增压器7满负荷工作，此时增压系统的效率达到最大值。因此，脉冲模式能够通过隔膜增压器7增加脉动循环系统中的压力，这又降低了在脉动循环系统中离心水泵2的能量成本。本专利技术的脉动增压功能的装置，主要在以下几个方面具有突出优点：本专利技术利用液压原理通过脉动阀将流体的动能转变为压力势能冲击隔膜增压器，在隔膜增压器内又将流体增加的动能变为对脉动循环系统的压力达到增压目的而不需要额外消耗能量；脉动循环系统的压力增加后可减少离心水泵的能耗，在提高换热效率的基础上使系统更加节能；通过改变增压循环系统中锥形管的尺寸可以灵活调节所需压力来满足实际要求。附图说明图1为本专利技术的构造原理示意图。图2为本专利技术中隔膜增压器的结构构造剖视图图1中附图标记说明：1.柴油机缸套，2.离心水泵，3.脉动阀，4.电动机，5.缸套水冷却器，6.第一液压蓄能器，7.隔膜增压器，8.第一单向阀，9.锥形管，10.第二液压蓄能器，1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，其特征在于：包括脉动循环系统和增压循环系统，所述脉动循环系统由柴油机缸套(1)、离心水泵(2)、脉动阀(3)、电动机(4)和缸套水冷却器(5)组成，其中所述柴油机缸套(1)中的冷却水出口通过管道依次与离心水泵(2)，脉动阀(3)，缸套水冷却器(5)和柴油机缸套(1)的冷却水进口相连接形成封闭的脉动循环系统；所述脉动阀(3)上还安置有用来控制脉动阀(3)周期性的开启和关闭的电动机(4)；所述增压循环系统由隔膜增压器(7)，锥形管(9)以及第一单向阀(8)和第二单向阀(11)组成，其中所述的隔膜增压器(7)的进口c通过管道连接在所述脉动阀(3)进口处的管道上，隔膜增压器(7)的第二出口b通过管道依次连接第一单向阀(8)，锥形管(9)和第二单向阀(11)，再由第二单向阀(11)连接到隔膜增压器(7)的第一出口a形成封闭的增压循环系统。/n
【技术特征摘要】
1.一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，其特征在于：包括脉动循环系统和增压循环系统，所述脉动循环系统由柴油机缸套(1)、离心水泵(2)、脉动阀(3)、电动机(4)和缸套水冷却器(5)组成，其中所述柴油机缸套(1)中的冷却水出口通过管道依次与离心水泵(2)，脉动阀(3)，缸套水冷却器(5)和柴油机缸套(1)的冷却水进口相连接形成封闭的脉动循环系统；所述脉动阀(3)上还安置有用来控制脉动阀(3)周期性的开启和关闭的电动机(4)；所述增压循环系统由隔膜增压器(7)，锥形管(9)以及第一单向阀(8)和第二单向阀(11)组成，其中所述的隔膜增压器(7)的进口c通过管道连接在所述脉动阀(3)进口处的管道上，隔膜增压器(7)的第二出口b通过管道依次连接第一单向阀(8)，锥形管(9)和第二单向阀(11)，再由第二单向阀(11)连接到隔膜增压器(7)的第一出口a形成封闭的增压循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，其特征在于：在所述的离心水泵(2)和脉动阀(3)之间的管道上还连接有用以补偿脉动循环系统的压力波动的第一液压蓄能器(6)；在所述的锥形管(9)和第二单向阀(11)之间的管道上还连接有用以补偿增压循环系统中的压力波动的第二液压蓄能器(10)。
3.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，其特征在于：所述的锥形管(9)为同心锥形管和偏心锥形管中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机缸套与冷却水换热增强装置，其特征在于：所述的脉动阀(3)为电磁阀或凸轮轴阀。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴林，周颖臻，唐杰，黄川，刘晓倩，刘春艳，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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