本发明专利技术公开了一种船舶轮机结构散热装置，包括板式换热器。板式换热器上固定连接有热端进水管、热端出水管；热端进水管、热端出水管均与热端水箱连接，热端进水管、热端出水管、热端水箱、板式换热器组成闭合水路；板式换热器上固定连接有冷端进水管、冷端出水管；冷端进水管上固定连接有气液混合器；气液混合器分别与冷端进水管、空气压缩机相连。本发明专利技术能够对船舶主、副机的温度进行快速、稳定的调节，去除换热器内沉积污垢，以及回收、利用船舶轮机的多余热能并提升利用效率。余热能并提升利用效率。余热能并提升利用效率。
【技术实现步骤摘要】
船舶轮机结构散热装置
[0001]本专利技术涉及一种散热装置，具体涉及一种船舶轮机结构散热装置。
技术介绍
[0002]作为船舶动力装置非常重要的组成部分，船舶散热系统的功能好坏直接影响船舶主机和副机的工作性能。船舶散热系统对船舶动力装置的合理冷却，能够减轻船舶主、副机的磨损，有效控制主、副机受到的低温腐蚀、高温腐蚀并减小热应力。保持船舶主、副机的工作温度在最佳的温度范围内，对于提高船舶动力装置的动力性、减少废气的产生、减少燃料消耗量，增强工作平稳性，都有重要的意义。
[0003]为了确保船舶主、副机的工作温度在最佳的温度范围内，现有的技术方案大多是通过改变散热系统中高温水体与低温水体的流量比来实现。以半封闭式冷却系统为例，通常用淡水来冷却船舶轮机中的高温部件，如主机缸套，再用海水来冷却淡水。当主机温度超出最佳温度范围时，根据散热系统中海水温度的变化，调节流入散热系统中的海水量，通过这种调节能够迅速降低淡水温度，进而提升淡水对主机缸套的换热效果，从而实现对船舶主机工作温度的控制。
[0004]这种对海水流量的控制，通常由海水泵实现。海水泵大多设置在船舶的机舱中，当需要控制海水流量时：一是可以选择人工调节海水泵的出口开度，因为通常的海水泵出口开度仅为全开状态的1/5左右，因此具备较大的调控的空间；二是可以通过变频调速电机对海水泵进行多速控制，当然，也可选择通过将多个功率不同的海水泵按一定方式组合，从而调节海水的流速。但这种技术方案存在的技术问题是，不能实现对船舶主、副机的温度进行快速、稳定的调节，同时，由于海水泵通常设置在远离散热系统的位置，尤其是远离散热系统中的主要换热部件，因此这种调节具有一定的滞后性，极易发生温度超调的情况，从而影响到船舶主、副机的性能和寿命。
[0005]另外，船舶轮机所产生的多余热能，通过船舶散热系统直接交换至海水中或空气中，存在能源浪费的情况。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种船舶轮机结构散热装置，具有对船舶主、副机的温度进行快速、稳定的调节，去除换热器内沉积污垢，以及回收、利用船舶轮机的多余热能实现节能并提升利用效率的技术效果。
[0007]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0008]一种船舶轮机结构散热装置，包括板式换热器。板式换热器上设置有热端进水口，热端进水口上固定连接有热端进水管；板式换热器上设置有热端出水口，热端出水口上固定连接有热端出水管；热端进水管、热端出水管均与热端水箱连接，热端进水管、热端出水管、热端水箱、板式换热器组成闭合水路；板式换热器上设置有冷端进水口，冷端进水口上固定连接有冷端进水管；板式换热器上设置有冷端出水口，冷端出水口上固定连接有冷端
出水管；冷端进水管、冷端出水管、板式换热器组成水路；冷端进水管上固定连接有气液混合器，冷端进水管被气液混合器分割为前、后两段，冷端进水管的后段与板式换热器相连；气液混合器设置有进水口、进气口、出水口，进水口与冷端进水管的前段相连，出水口与冷端进水管的后段相连，进气口与空气压缩机相连。
[0009]本专利技术采用的散热系统为半封闭式冷却系统，热端进水管、热端出水管、热端水箱与板式换热器一起组成闭合水路，主要是用来冷却船舶轮机中的高温部件，热端液体经换热升温，进入到板式换热器，而后通过板式换热器的波纹板片将热量传递给冷端液体，完成换热循环。
[0010]此外，冷端进水管上安装有气液混合器，本专利技术利用该气液混合器将空气压缩机压缩的气体注入冷端进水管内，并随着冷端液体的流动进入到板式换热器内。本专利技术所使用的气液混合器为现有技术，具体的设计有很多，以公开号为CN103316603B的现有技术为例，该气液混合器设置有进水口、进气口及出水口，进水口与出水口之间设有混合腔，利用混合腔实现液体和气体的混合，并可使水中的气体浓度维持在一定的比例上。
[0011]通过冷端进水管向板式换热器内注入空气提升传热系数，主要是利用气液两相流的特性。具体而言，就是与液体单相流相比，气液双相流具备更好的传热系数。一方面是基于气体的扰动作用，既能增加两相流的湍流强度，又能降低波纹板片上的热边界层的厚度，从而增大传热系数；另一方面气相和液相充分混合形成的泡状流，进入到板式换热器的狭窄流道内时，由于气泡空间受到限制，使得气泡破碎形成小气泡，气泡破碎的过程中会产生能量损失，而损失的这部分能量会冲击工质所在的温度场，从而使温度梯度的分布更加均匀，从而更加利于传热。此外，通过控制空气压缩机向板式换热器内注入的空气数量，可调整流道内气相雷诺数与液相雷诺数之比，可使板式换热器获得不同大小的传热系数，解决对冷却水温度超调的技术问题。
[0012]另外，如前所述，气液两相流能够增加湍流强度，而湍流强度的增加意味着流体对水垢表面的剪切力也得到增强，此外，气泡的破碎还能够对波纹板片，尤其是板片表面附着的水垢产生冲击。从而实现对波纹板片表面水垢的剥离，使本专利技术能够在提升板式换热器换热性能的同时，去除板式换热器内部的水垢，减轻沉积水垢对板式换热器的不利影响。
[0013]优选地，热端进水管和/或热端出水管上安装有第一泵，第一泵的数量至少为一个；冷端进水管的前段上安装有第二泵。
[0014]由于端进水管、热端出水管、热端水箱与板式换热器一起组成闭合水路，安装在闭合水路上的第一泵作为循环泵使用，其具体的安装位置可以在热端进水管上，也可以在热端出水管上，但应确保方向与水流方向一致；而第二泵则应当安装在冷端进水管上，将冷端的液体泵入板式换热器内，以扬程为目的，是一种高压泵。
[0015]优选地，热端进水管为圆管，其外侧包裹有异型管，异型管与热端进水管同心；异型管的横截面为正多边形；热端进水管与异型管的配合方式为过盈配合；异型管外侧包裹有温差发电装置。
[0016]热端进水管外包覆内圆外正多边形的异型管，主要是因为实现温差发电的组件大多采用板片的形状，如本专利技术使用的温差发电片，而圆管不利于板片的包覆以及热能的传递。异型管的结构可以为实心，也可以自带内腔，或与热端进水管围成闭合内腔。当异型管自带内腔或配合围成空腔时，可向内注入导热油。当然，无论是实心管亦或是空腔内存在导
热油，都是为了将热端进水管内液体的热量有效传递至温差发电装置的热端。在散热装置上安装温差发电装置，一方面是对轮机余热进行有效利用，而另一方面则是在热端液体进入板式换热器前，通过温差发电装置的吸热功能，对其先行降温，进一步提升散热装置整体的换热能力。
[0017]优选地，温差发电装置由温差发电单元组成，温差发电单元的数量与异型管的横截面的边数一致；温差发电单元以热端进水管为中心，由内向外依次由温差发电片、冷板、散热翅片组成，均为平行设置且相邻的两部件之间为面接触；温差发电装置内的温差发电片全部采用串联的连接方式；温差发电片与异型管为面接触，且温差发电片的热端靠近热端进水管。
[0018]本专利技术中的温差发电装置主要是通过温差发电片进行发电。而温差发电片则是通过热电技术，利用温差电材料实现热能与电能之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种船舶轮机结构散热装置，包括板式换热器(1)，其特征在于，所述板式换热器(1)上设置有热端进水口，热端进水口上固定连接有热端进水管(21a)；所述板式换热器(1)上设置有热端出水口，热端出水口上固定连接有热端出水管(22)；所述热端进水管(21a)、热端出水管(22)均与热端水箱(24)连接，热端进水管(21a)、热端出水管(22)、热端水箱(24)、板式换热器(1)组成闭合水路；所述板式换热器(1)上设置有冷端进水口，冷端进水口上固定连接有冷端进水管(31)；所述板式换热器(1)上设置有冷端出水口，冷端出水口上固定连接有冷端出水管(32a)；所述冷端进水管(31)、冷端出水管(32a)、板式换热器(1)组成水路；所述冷端进水管(31)上固定连接有气液混合器(41)，冷端进水管(31)被气液混合器(41)分割为前、后两段，冷端进水管(31)的后段与板式换热器(1)相连；所述气液混合器(41)设置有进水口、进气口、出水口，进水口与冷端进水管(31)的前段相连，出水口与冷端进水管(31)的后段相连，进气口与空气压缩机(42)相连。2.根据权利要求1所述的一种船舶轮机结构散热装置，其特征在于，所述热端进水管(21a)和/或热端出水管(22)上安装有第一泵(23)，所述第一泵(23)的数量至少为一个；所述冷端进水管(31)的前段上安装有第二泵(33)。3.根据权利要求2所述的一种船舶轮机结构散热装置，其特征在于，所述热端进水管(21a)为圆管，其外侧包裹有异型管(21b)，异型管(21b)与热端进水管(21a)同心；所述异型管(21b)的横截面为正多边形；所述热端进水管(21a)与异型管(21b)的配合方式为过盈配合；所述异型管(21b)外侧包裹有温差发电装置(5)。4.根据权利要求3所述的一种船舶轮机结构散热装置，其特征在于，所述温差发电装置(5)由温差发电单元组成，温差发电单元的数量与异型管(21b)的横截面的边数一致；所述温差发电单元以热端进水管(21a)为中心，由内向外依次由温差发电片(51)、冷板(53)、散热翅片(54)组成，均为平行设置且相...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅军，刘永伟，高雨颀，朱发新，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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