用于船舶动力装置的换热系统及设有该换热系统的船舶

摘要

本发明公开了一种用于船舶动力装置的换热系统及设有该换热系统的船舶，涉及船舶换热领域，所述船舶包括船体和推进装置，所述船体设有靠近所述推进装置的船艉，所述换热系统包括供冷却水通过的冷却通道、设于冷却通道内的筒状的分隔件和设于所述内流道内的换热装置，所述冷却通道固定于所述船艉外，所述分隔件将所述冷却通道分隔为内流道和外流道，所述换热装置与所述动力装置连接，本发明能够减小冷却系统在船体内占据的空间。

说明书

技术领域

本发明涉及船舶换热领域，具体涉及一种用于船舶动力装置的换热系统及设有该换热系统的船舶。

背景技术

大型船舶的推进动力装置往往需要采用大型的换热装置、管路系统及附件等组成冷却系统，以此来维持热力循环的持续、稳定进行。如图1所示，这些冷却系统占据了船体内的大量空间，使得船舶的功率-体积比参数降低，技术经济性偏低，同时增加了动力系统安装、维修、保养的难度，挤占了人员活动的空间，导致船舶的宜居性变差。

针对船舶冷却系统的集成及紧凑设计等已开展了多方面的研究，使得冷却系统的总体布置空间需求具有明显的下降，如采用强制换热、设备小型化、结构集成等技术后，在船舶实际设计中取得良好的效果。但是该冷却系统具有总体布置在船体内部的固有缺点，并没有从根本性上解决其体积过大、占据空间较多的问题。当船舶动力装置的要求通过提高设计参数以增加输出功率时，相应的冷却系统也必然会随之增大，以增加换热面积来满足动力装置冷却的需求，从而导致冷却系统占用体积过大这一矛盾更为突出，且现有的冷却系统其冷却速率是一定的，在需要换热装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于船舶动力装置的换热系统，能够减小冷却系统在船体内占据的空间。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于船舶动力装置的换热系统，所述船舶包括船体和推进装置，所述船体设有靠近所述推进装置的船艉，所述换热系统包括：

供冷却水通过的冷却通道，所述冷却通道固定于所述船艉外；

设于冷却通道内的筒状的分隔件，所述分隔件将所述冷却通道分隔为内流道和外流道；

设于所述内流道内的换热装置，所述换热装置与所述动力装置连接。

在上述技术方案的基础上，所述冷却通道两端设有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口设于所述船艉远离所述推进装置的一端，所述冷却水出口靠近所述推进装置。

在上述技术方案的基础上，所述内流道内靠近所述冷却水进口的一端设有驱动装置，所述驱动装置设于所述换热装置与所述冷却水进口间。

在上述技术方案的基础上，所述驱动装置包括驱动电机和设于所述驱动电机输出端上的旋叶。

在上述技术方案的基础上，所述冷却水进口和冷却水出口均设有一过滤网。

在上述技术方案的基础上，所述换热装置包括若干根换热管。

在上述技术方案的基础上，所述换热装置与所述动力装置通过管路连接，所述管路上设有一增压泵。

在上述技术方案的基础上，所述内流道一端设有流量调节装置，所述流量调节装置用于调节所述内流道内的流量。

在上述技术方案的基础上，所述流量调节装置包括与所述分隔件截面匹配的调节件和驱动件，所述驱动件用于驱动所述调节件向所述船体移动，以使所述调节件与所述船体件的间隙变小。

本发明还提供一种具有上述换热系统的船舶，其特征在于：

所述船舶船艉处设有所述换热系统，所述船舶还设有与所述换热系统连接的动力装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的一种用于船舶动力装置的换热系统，通过将于动力装置连接的换热装置设置于船艉外，以达到减小冷却系统在船体内占据的空间，同时，设置的外流道能够减小内流道换热时向四周散发的热量，使内流道的热量在行进方向上散失，并对外流道起到对分隔件冷却的作用。

(2)通过将冷却水出口靠近推进装置设置，能够在冷却水出口处形成低压区，提高通过换热装置的冷却水速率，从而提高换热效率。

附图说明

图1为本发明实施例中现有技术中换热装置的示意图；

图2为本发明实施例中现有技术中换热系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中具有换热系统的船舶结构示意图。

图中：1-船体，11-动力装置，12-增压泵，2-推进装置，3-船艉，4-冷却通道，41-冷却水进口，42-冷却水出口，43-内流道，44-外流道，5-换热装置，51-换热管，6-分隔件，7-驱动装置，8-流量调节装置。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和2所示，本发明实施例提供一种用于船舶动力装置的换热系统，船舶包括船体1和推进装置2，船体1设有靠近推进装置2的船艉3，换热系统包括固定于船艉3外的冷却通道4、分隔件6、换热装置5和流量调节装置8，冷却通道4两端设有冷却水进口41和冷却水出口42，冷却水进口41设于船艉3远离推进装置2的一端，冷却水出口42靠近推进装置2，冷却通道4内设有供冷却水通过的冷却通道4，优选地，分隔件6为筒状，分隔件6设于冷却通道4内，分隔件6将冷却通道4分隔为内流道43和外流道44，换热装置5设于内流道43内，换热装置5与动力装置11连接，优选地，换热装置5包括若干根换热管51，相对于现有的壳式，将其换为换热管51的管式，能够相应的增加与冷却水的接触面积，流量调节装置8设于内流道43一端，流量调节装置8用于调节内流道43内的流量。

将换热装置5设于船体1外的内流道43内，能够减小冷却系统占据船体1内的空间，从而增加了动力系统安装、维修、保养的空间，相应的增加了船体1内的空间，不会出现船舶的宜居性变差的问题；同时，通过将冷却水出口42靠近推进装置2设置，能够在冷却水出口42处形成低压区，提高通过换热装置5的冷却水速率，从而提高换热效率；其中，通过流量调节装置8调节内流道43的流量，能够达到精确控制经过换热装置5后的冷却温度的要求，当经过换热装置5后的冷却温度较高时，即换热装置5需要较小的流量时，通过调节流量调节装置8使经过内流道43的冷却水流量减小即可达到要求，当经过换热装置5后的冷却温度较低时，即换热装置5需要较大的流量时，通过调节流量调节装置8使经过内流道43的冷却水流量增大即可达到要求；其中，通过将冷却通道4分隔为内流道43和外流道44，该外流道44能够减小内流道43换热时向四周散发的热量，使内流道43的热量在行进方向上散失，且外流道44能够起到对分隔件6冷却的作用。

参见图2所示，内流道43内靠近冷却水进口41的一端设有驱动装置7，驱动装置7设于换热装置5与冷却水进口41间，通过驱动装置7的设置，能够增加内流道43内的冷却水通过速率，从而提高该换热系统的冷却速率，其中，由于冷却水出口42靠近推进装置2设置，在冷却水出口42处形成低压区，其与冷却水进口41形成的动压相比，两者的压差在一定的航速下，足以驱动冷却通道4内的冷却水流动而满足换热装置5的冷却要求，此时，不需要启动前置驱动装置7，导致该换热系统还具有节能降耗功能；优选地，驱动装置7包括驱动电机和设于驱动电机输出端上的旋叶，通过驱动电机带动旋叶转动以驱动冷却水通过冷却通道4。

换热装置5与动力装置11通过管路连接，管路上设有一增压泵12，动力装置11的工质经过换热装置5的冷却后，再经过该增压泵12增压后形成高压流体最终回到动力装置做功，以完成热力循环提供相应的动力。

优选地，流量调节装置8包括与分隔件6截面匹配的调节件和驱动件，驱动件用于驱动调节件向船体1移动，以使调节件与船体1件的间隙变小，能够调节冷却水通过流量调节装置8的间隙来控制内流道43内的流量大小，以完成对经过换热装置5后的冷却温度的调节；其中，调节件可以沿与分隔件6连接处为转折点，通过驱动件向内流道43内转动，以减小内流道43的进水口径，从而达到调节内流道43内的流量大小的作用。

在冷却水进口41处设有一调节阀，通过调节阀的设置，能够调节进行冷却通道4内的冷却水流量，以控制整体的冷却水流量；其中，冷却水进口41和冷却水出口42均设有一过滤网，通过过滤网的设置，能够避免在该换热系统运行过程中，海洋生物通过冷却水进口41或冷却水出口42进入冷却通道4，从而防止堵塞该冷却通道，能够提高该换热系统的安全性能，从而保证了该换热系统的使用寿命。

内流道43靠近冷却水进口41一端截面面积大于其一端的截面面积，该内流道43的设计，能够保证冷却水出口42的冷却水流速达到推进装置2的需求。

其中，该换热系统中的冷却通道4可以为套设于船艉3外的结构，在此结构下，分隔件6相应的套设于船艉3外，其内的换热装置5可沿船艉3的周向排列，对应的驱动装置7也沿船艉3排列设置，或驱动装置7的旋叶通过转轴套设于船艉3上以完成对内流道43内冷却水速率的调节；该换热系统的结构还可以为沿船艉3的周向设置多个，以完成对动力装置11内工质的冷却。

参见图3所示，本发明实施例还提供一种具有上述换热系统的船舶，其中，船舶船艉3处设有上述换热系统，船舶还设有与换热系统连接的动力装置11。

由于在船舶的外部，一般具有一些不需具备水密性或承压能力的空间，其上的附连结构也仅作为其他部件的支撑结构而发挥作用，同时，还具有冷却流体充满其中，并随着船舶的运动而流动的特点，如螺旋桨前的结构空间等；该结构空间为将冷却系统的换热装置5放置其中创造了条件，以此形成外置式冷却系统。在不增加排水量的条件下，该换热装置5可以有效解决冷却系统占据船舶内部空间过多的弊端，并且利用了流体流动的特性，增强该换热系统的冷却效果，降低能量的消耗，对于提高船舶的运行经济性具有良好的效果，具备较好的应用可行性和实用性。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。