一种基于船体散热的换热系统及其使用方法与流程

本发明涉及船舶冷却系统技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于船体散热的换热系统及其使用方法。

背景技术：

船舶在运行过程中机械及电力系统会产生大量热，热量过高会对系统造成不同程度的损害，为了实现船舶内部与外部的热循环交换，通常配备多套用于冷却的热交换器。我国绝大部分船舶仍采用传统的冷却模式，即热交换器冷端为船舶所处的海水环境，海水采用开式循环，由机带或电动海水泵自海底总管通过海底阀箱吸入海水后，进入热交换器冷却淡水，冷却完成后直接排向舷外。

传统的海水冷却系统需配置大的海底阀箱、滤器、海水泵及海水管路、阀件，系统复杂，维护保养成本均很高。同时占据了大量空间，造成空间资源浪费。此外，接触海水的管路、设备等容易发生腐蚀，维护费用很高，并且管道内易有海生物附着、堵塞等，降低了换热器传热效率。

技术实现要素：

根据上述提出的现有冷却系统结构复杂、维护成本巨大、传热效率低下的技术问题，而提供基于船体散热的换热系统。本发明通过布置于船体内侧的换热器组完成与舷外海水的换热，不需要在船舱设置海水冷却系统，避免了海水造成的管路、设备腐蚀，减少了海水管路、泵、阀的布置，维修保养成本更小，并且有利于提高航速，节能减排。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于船体散热的换热系统，包括若干组并联设置的换热器，所述换热器内部上下交替设置有引导流向的紊流挡板，使待冷却水能够在换热器内部沿“蛇形”方向流动，换热器的进水口通过换热管路连接于主机缸套水出口，所述换热器的出水口与所述主机缸套水入口连接；所述换热器还通过换热管路连接有提供循环动能的泵组；所述换热器设置于船壳内侧，所述换热管路及泵组设置于船舱内。

进一步地，所述换热器的进水口与主机缸套水出口之间设置有通过调节开度进而调节换热管路流量大小的三通阀。

进一步地，所述三通阀为温控三通阀，所述温控三通阀根据安装于换热管路上的温度传感器提取的换热管路内待冷却水温度调节开度。

进一步地，所述若干组换热器分舱布置于空载船体水线以下的船壳内侧。

进一步地，所述换热器布置于船壳曲率大于阈值处。

进一步地，所述泵组包括若干并联的离心泵。

进一步地，所述换热管路上设有膨胀水箱。

本发明还提供了一种如上述任意一项所述基于船体散热的换热系统的使用方法，包括：

当船舶以一定航速航行时，泵组运转，使换热管路内的高温淡水通过换热器循环流动，换热器利用船体与外界海水进行强迫对流换热，依靠航行时的速度迅速带走热量；

当船舶抛锚或在港时，换热器热负荷小，通过船体与海水的自然对流进行热交换，若船体与海水的自然对流不能满足换热需求，利用船体外装设的水喷射装置，加快对流，增强换热器换热效果；

当船舶发生碰撞船体破损时，关闭破损舱室处的换热器阀门，避免影响整个换热系统工作。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过布置于船体内侧的换热器组完成与舷外海水的换热，没有露于船体外的设备，避免了海水造成的管路、设备腐蚀以及与海生物污染脏堵，维修保养成本更小。

2、本发明利用船体散热，直接加热了舷外海水，降低了海水粘度，有利于提高船舶航速，节能减排。

3、本发明不需要配置海底阀箱、滤器、海水泵及海水管路、阀件等，设备购置成本低，节省了海水泵长期运行所需能耗。

4、本发明换热器布置于船体内侧，基本上不占用舱容，节省空间资源，并且结构简单，造价低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明利用船体散热的换热系统的原理图。

图2为本发明利用船体散热的换热系统的船体布置图。

其中：1、换热器，2、紊流挡板，3、第一截止阀，4、温度传感器，5、三通阀，6、膨胀水箱，7、换热管路，8、主机，9、泵组，10、第二截止阀，11、船体，12、第一舱室，13、第二舱室，14、第三舱室，15、第四舱室，a、主机缸套水出口，b、主机缸套水进口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种利用船体散热的换热系统，包括：与舷外海水交换热量的换热器1，为高温淡水循环冷却提供动力的泵组9以及换热管路7。图1中虚线上方设备位于船舱，虚线下方设备位于船壳11。

换热器1为焊接于船壳11内侧的冷却夹腔，其平行于船壳板多组布置，作为发明优选的实施方案，本实施例中采用4组换热器并联布置在不同的舱室。在实际应用中可根据实际船舶大小调整分组布置的换热器数量。所述泵组9布置于船舱内，泵组9通过所述换热管路7与换热器1连接，并为整个换热系统提供循坏动力。

所述的换热器1内部上下相对间隔设置紊流挡板2，使高温淡水紊流流动，提高其在流动中的换热效率。换热管路7上装有温度传感器4，温控三通阀5，温度传感器4反馈信号给温控三通阀5，改变三通阀5开度，调整进入换热器1冷却的流量，维持主机9缸套水温度不变。换热管路7上设有膨胀水箱6，用于供管路7中的水受热膨胀，并补充管路7中损失的淡水。

如图2所示，为本实施例中换热器的布置方案。其中换热器1优选布置于船壳11曲率大于1.7d(d代表船舶型深)处，此处的船体换热效率最高，并且各换热器并联连接。

进一步地，换热器1均位于空载船体水线以下的壳板内侧，并且分舱布置，在本实施例中，分为第一舱室12，第二舱室13，第三舱室14，第四舱室15。分仓布置能够适当增加系统的冗余度，提高系统的稳定性。与换热器1对应连接的泵组9也采用并联布置，且互为备用。作为优选，泵组可采用离心泵。

本发明还给出了上述利用船体散热的换热系统的使用方法，包括以下步骤：

当船舶以一定航速航行时，泵组9运转，使换热管路7内的高温淡水通过换热器1循环流动，换热器1利用船体11与外界海水进行强迫对流换热，依靠航行时的速度迅速带走热量，并且船体11直接加热了舷外海水，降低了海水粘度，有利于提高船舶航速。

当船舶抛锚或在港时，换热器1热负荷较小，若船体与海水的自然对流仍不能满足换热需求，利用船体外装设的水喷射装置，加快对流，增强换热器换热效果；

当船舶发生碰撞船体破损，可关闭破损舱室处的第一截止阀3以及第二截止阀10避免影响整个换热系统工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。