本发明专利技术公开了一种高速艇发动机排气管的换热方法，涉及高速艇技术。将水冷排气管与热交换器进行一体式设计，以使在所述水冷排气管完成热交换的冷却水直接进入到热交换器中；设定第一排气温度阈值和第二排气温度阈值；获取所述水冷排气管的实时排气温度；判断所述实时排气温度与两个排气温度阈值之间的大小关系，根据判断结果确定海水泵和热交换器的工作模式。本发明专利技术还公开了一种高速艇发动机排气管的换热装置。本发明专利技术结构合理，减少了管路的设置，能更好地满足高速艇机舱紧凑性的要求，还能有效地提高冷却水与海水之间的热交换效率，达到节省高速艇油耗的目的。节省高速艇油耗的目的。节省高速艇油耗的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种高速艇发动机排气管的换热方法及装置
[0001]本专利技术涉及高速艇技术，更具体地说，它涉及一种高速艇发动机排气管的换热方法及装置。
技术介绍
[0002]发动机排气管是高温气体排放的主要载体，由于其内部输送的是高温气体，因此，排气管的表面温度较高，同时为了降低气体的排放温度，发动机排气管一般都是水冷排气管，即在常规排气管的基础上外加一层水套，从而实现对排气管及气体降温。
[0003]在船用发动机领域中，尤其是高速艇，因其船体的整体构造更加紧凑、发动机的布置空间更小，且发动机的转速高、发热量大，高速艇对于排气管的散热要求尤为严格。为了降低船机机舱温度，提高发动机的性能，船用发动机的排气管通常采用水冷排气管。
[0004]为实现水冷排气管的功能，还需在机舱内增加热交互器、膨胀水箱等部件。这些部件彼此相互独立，依靠外部管路连接在一起。在对排气管冷却时，膨胀水箱中的水流入水冷排气管中。水冷排气管内的水与排气管完成热交互后，这些水将通过管路流入至热交互器中。热交换器中安装有铜管，铜管的一端流入海水，另一端流出海水。通过铜管中流动的海水对水进行冷却。冷却后的水将流会膨胀水箱，以再次循环利用。
[0005]在大多数船艇中，由水冷排气管、热交互器、膨胀水箱这三大部件构成的换热装置已能满足船艇的散热要求。然而，对于高速艇，因其机舱空间特别紧凑，如依次采用传统的换热装置，则会带来一些新的问题。例如：
[0006](1)换热装置的三大部件独立布置，不利于机舱的紧凑性。且需要的管路较多，容易造成布置凌乱，不便于维修的问题。
[0007](2)虽然海水泵的海水供给量大，散热效果好，但海水的流向单一，海水直进直出，导致海水在热交换器内的停留时间短，海水并未充分与冷却水进行热交换即被排出，热交换效率不高。
[0008](3)考虑到高速艇可能存在长时间高负荷航行的情况，为确保水冷排气管能在这种情况下依然满足对废气的降温处理，热交换器的海水流量一般是以高负荷航行时的工况设计。而且在海水泵工作时，无论发动机处于正常工作状态还是高负荷运行状态，海水泵均以全功率的工作模式运行，不利于高速艇的油耗。
技术实现思路
[0009]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高速艇发动机排气管的换热方法及装置，减少了管路的设置，能更好地满足高速艇机舱紧凑性的要求，还能有效地提高冷却水与海水之间的热交换效率，达到节省高速艇油耗的目的。
[0010]本专利技术所述的一种高速艇发动机排气管的换热方法，将水冷排气管与热交换器进行一体式设计，以使在所述水冷排气管完成热交换的冷却水直接进入到热交换器中；
[0011]设定第一排气温度阈值和第二排气温度阈值；获取所述水冷排气管的实时排气温
度；
[0012]判断所述实时排气温度是否小于第一排气温度阈值；若是，则海水泵以半功率工作模式为所述热交换器供给海水，并使所述热交换器中的海水以迂回流动路径流动，以与冷却水进行热交换；
[0013]否则，判断所述实时排气温度是否位于第一排气温度阈值和第二排气温度阈值之间；若是，则海水泵以全功率工作模式为所述热交换器供给海水，并使所述热交换器中的海水以直线流动路径流动，以与冷却水进行热交换；
[0014]否则，判断所述实时排气温度是否大于第二排气温度阈值；若是，则启动发动机保护机制。
[0015]进入到所述热交换器中的冷却水以螺旋流动路径往热交换器的淡水出水口方向流动。
[0016]所述发动机保护机制具体为，
[0017]当所述实时排气温度大于第二排气温度阈值的持续时间大于一设定时间阈值，以线性降速法降低发动机的输出功率，并实时监测所述水冷排气管的当前排气温度；
[0018]若所述当前排气温度小于第二排气温度阈值，且所述当前排气温度小于第二排气温度阈值的持续时间大于设定时间阈值，则停止执行降低发动机的输出功率。
[0019]所述线性降速法，具体为，设定一降速值，同时设定一降速变比；所述发动机在降低输出功率时的实时输出功率由以下公式确定，
[0020]P
t
＝P0‑
∑(ΔP
×
k
t
)；
[0021]式中，P
t
为发动机的实时输出功率；P0为发动机降速前的输出功率；ΔP为降速值；k为降速变比，且k大于1；t为时刻，单位为秒。
[0022]一种高速艇发动机排气管的换热装置，包括水冷排气管、热交换器本体、膨胀水箱、海水泵；所述热交换器本体设置在水冷排气管的下方，且所述水冷排气管与热交换器本体为一体式结构，所述水冷排气管与热交换器本体相连通；所述热交换器本体中设有使热交换器中的海水以迂回流动路径流动的海水迂回流道结构和使热交换器中的海水以直线流动路径流动的海水直流流道结构；
[0023]当所述热交换器中的海水以迂回流动路径流动时，所述海水泵以半功率模式运行；当所述热交换器中的海水以直线流动路径流动时，所述海水泵以全功率模式运行。
[0024]所述热交换器本体的两端分别安装有第一密封盖和第二密封盖，两个密封盖之间安装有多个铜管；
[0025]所述海水迂回流道结构包括挡板、第一端盖和第二端盖；所述第一端盖安装在热交换器本体的一端，且所述第一端盖与第一密封盖之间围成有第一水腔；所述挡板安装在第一水腔中，且所述挡板将第一水腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述挡板将第一密封盖上的铜管分成第一铜管组和第二铜管组，所述第一铜管组与第一腔体相连通，所述第二铜管组与第二腔体相连通；所述第一端盖上设有第一接口和第二接口，所述第一接口与第一腔体相连通，所述第二接口与第二腔体相连通；
[0026]所述第二端盖安装在热交换器本体的另一端，且所述第二端盖与第二密封盖之间围成有第二水腔，所述第二水腔与所有的铜管均相连通；
[0027]在所述海水迂回流道结构中，所述第一接口作为海水进水口，所述第一接口与海
水泵相连通；所述第二接口作为海水出水口。
[0028]所述海水直流流道结构包括第一接口、第二接口和第三接口；所述第三接口设置在第二端盖上，所述第三接口与第二水腔相连通；
[0029]在所述海水直流流道结构中，所述第一接口和第二接口均作为海水进水口，所述第一接口和第二接口均与海水泵相连通；所述第三接口作为海水出水口。
[0030]所述海水泵的输出端安装有分流阀，所述分流阀的一端与第一接口连接，所述分流阀的另一端与第二接口连接；所述第二接口与分流阀的连接端设有排水管，所述排水管中安装有单向阀。
[0031]所述热交换器本体中设有冷却水螺旋流道结构。
[0032]所述冷却水螺旋流道结构包括安装轴和螺旋隔离板；所述安装轴的两端分别一一对应的固定安装在两个密封盖上，所述螺旋隔离板固定安装在安装轴的外围，且所述螺旋隔离板的外缘与热交换器本体的内壁接触相连，以使所述热交换器本体的内腔形成一螺旋流道；所述热交换器本体的一端开设有与螺旋流道本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速艇发动机排气管的换热方法，其特征在于，将水冷排气管与热交换器进行一体式设计，以使在所述水冷排气管完成热交换的冷却水直接进入到热交换器中；设定第一排气温度阈值和第二排气温度阈值；获取所述水冷排气管的实时排气温度；判断所述实时排气温度是否小于第一排气温度阈值；若是，则海水泵以半功率工作模式为所述热交换器供给海水，并使所述热交换器中的海水以迂回流动路径流动，以与冷却水进行热交换；否则，判断所述实时排气温度是否位于第一排气温度阈值和第二排气温度阈值之间；若是，则海水泵以全功率工作模式为所述热交换器供给海水，并使所述热交换器中的海水以直线流动路径流动，以与冷却水进行热交换；否则，判断所述实时排气温度是否大于第二排气温度阈值；若是，则启动发动机保护机制。2.根据权利要求1所述的一种高速艇发动机排气管的换热方法，其特征在于，进入到所述热交换器中的冷却水以螺旋流动路径往热交换器的淡水出水口方向流动。3.根据权利要求1所述的一种高速艇发动机排气管的换热方法，其特征在于，所述发动机保护机制具体为，当所述实时排气温度大于第二排气温度阈值的持续时间大于一设定时间阈值，以线性降速法降低发动机的输出功率，并实时监测所述水冷排气管的当前排气温度；若所述当前排气温度小于第二排气温度阈值，且所述当前排气温度小于第二排气温度阈值的持续时间大于设定时间阈值，则停止执行降低发动机的输出功率。4.根据权利要求3所述的一种高速艇发动机排气管的换热方法，其特征在于，所述线性降速法，具体为，设定一降速值，同时设定一降速变比；所述发动机在降低输出功率时的实时输出功率由以下公式确定，P
t
＝P0‑
∑(ΔP
×
k
t
)；式中，P
t
为发动机的实时输出功率；P0为发动机降速前的输出功率；ΔP为降速值；k为降速变比，且k大于1；t为时刻，单位为秒。5.一种高速艇发动机排气管的换热装置，包括水冷排气管(1)、热交换器本体(2)、膨胀水箱、海水泵；其特征在于，所述热交换器本体(2)设置在水冷排气管(1)的下方，且所述水冷排气管(1)与热交换器本体(2)为一体式结构，所述水冷排气管(1)与热交换器本体(2)相连通；所述热交换器本体(2)中设有使热交换器中的海水以迂回流动路径流动的海水迂回流道结构和使热交换器中的海水以直线流动路径流动的海水直流流道结构；当所述热交换器中的海水以迂回流动路径流动时，所述海水泵以半功率模式运行；当所述热交换器中的海水以直线流动路径流动时，所述海水泵以全功率模式运行。6.根据权利要求5所述的一种高速艇发动机排气管的换热装置，所述热交换器本体(2)的两端分别安装有第一密封盖(3)和第二密封盖(4)，两个密封盖之间安装有多个铜管(5)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王秀红，卢志美，陈甲武，潘明章，王宇鹏，黎荣松，苏铁城，梁世民，林梅君，潘烨，黎巧安，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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