一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置的制作方法

本发明涉及一种船舶气泡减阻系统，特别是一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，属于船舶设计制造技术和节能领域。

背景技术：

1、随着国际社会对环境和能源问题的关注，船舶运输行业越来越注重节能减排。气泡减阻系统可以把船与水通过空气进行隔离，减少船舶阻力，是降低燃料消耗的新型节能技术。

2、气泡减阻系统中气泡的特性直接关系着船舶的减阻效果，而气泡的产生和大小则受温度和气流速度等因素的影响。为气泡提供有利的发生环境有利于提高气泡减阻系统的节能效率。

3、气泡减阻系统往往采用额外的空气压缩机作为气源，增加了能源消耗，船舶在运行过程中需要设置冷源和热源来提供供热和制冷的功能，部分船舶产生的废气废热来不及利用就被排出，造成了能源浪费，因此有必要研究提高冷热源的换热效率和能量二次利用的方法，提高船舶的经济性。

4、涡流管结构简单，作为一种能量分离装置，能将高压气体分成一冷一热两股气流，实现制冷、制热的特性有极广的应用前景和发展潜力。

5、为了有效的利用船舶本身的冷热源，降低船舶运行能耗，提高气泡减阻系统的效率，有必要开发一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，该系统不仅可以利用涡流管分流冷热气体进行分别利用，还可以利用船舶的废气作为气体来源进行二次利用，同时为气泡发生器营造有利的生产环境，有效降低运动船舶的阻力，减少尾气排放，实现节能减排的目的。

2、为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，包括接收气源子系统、涡流管子系统、供气子系统、辅助气泡产生子系统和监测控制子系统，

3、所述接收气源子系统包括空气压缩分系统和废气回收分系统，用于为涡流管提供充足的高压气源；

4、所述涡流管子系统包括涡流管装置、文丘里管装置和控制阀，涡流管装置用于对提供的高压气源进行分流，产生热流气体和冷流气体；文丘里管通过回流冷流气体进行调整提高涡流管冷热流体的换热效率；控制阀用于控制冷流气体回流流量以及冷热流混合温度；

5、所述供气子系统包括供气泡产生子系统、供热气子系统、供冷气子系统和供混合气子系统，用于为气泡减阻系统的气泡产生子系统提供源源不断的气源以及对船舶冷量和热量的需求提供利用涡流管分流后的冷热流体；

6、所述辅助气泡产生子系统由多个空气润滑单元组成，用于接收供气泡子系统提供的合适温度的气体，并在船舶行驶过程中产生气泡，减少船舶与水的阻力，同时监测气泡产生的密度及大小，并反馈供气泡产生子系统来调节流量和温度，以达到最佳减阻效果；

7、所述监测控制子系统，用于监测气泡减阻系统的运行状态，根据船舶的运行工况，结合环境和废气排放因素，控制空气压缩机的和各子系统的启停，利用气源和冷热源，减少燃料消耗，调整气泡发生子系统的参数，控制气流温度、气泡大小和气流速度参数，创造最佳气泡生成环境，保持气泡减阻系统拥有最佳的减阻效果。

8、进一步，所述空气压缩分系统包括空气压缩机和气嘴，用于船舶没有废气利用或者气源不足时通过周围空气进行压缩，为涡流管子系统提供高压气源。

9、进一步，所述废气回收分系统采用废气处理装置，包括净化器、过滤器和干燥器，用于废气的净化和干燥，通过过滤、清洗和吸附来降低废气中的污染物，消除废气中的烟尘颗粒对空气压缩机和气泡产生器的影响，使废气成为能满足涡流管子系统要求的气源供给；

10、进一步，所述废气处理装置根据不同类型的废气进行配置；所述废气处理装置与空气压缩机之间设有闸组，闸组开度可调，并通过监测控制子系统进行远程遥控。

11、进一步，所述供气泡产生子系统包括缓冲罐、供气管路、管路附件和压力调节阀，通过供气管路对气泡产生子系统提供高压气体，同时利用缓冲罐进行储存和调节供气温度，压力调节阀调节供气压力，共同营造合适的气泡产生条件，提高气泡减阻系统的性能。

12、进一步，所述供热气子系统包括热流管路、热流交换管路、过滤器、热流储气罐、热流交换器，用于将涡流管的热端产生的热流气体通过过滤器过滤后利用储气罐进行储存，并利用热交换器提供热量输出。

13、进一步，所述供冷气子系统包括冷流管路、冷流交换管路、过滤器、冷流储气罐、热流交换器，用于将涡流管的冷端产生的冷流气体通过过滤器过滤后利用储气罐进行储存，并利用热交换器提供冷量输出。

14、进一步，所述供混合气子系统包括混合管路、混合气罐和管路附件，混合气子系统通过混合气管对冷流热流气体进行混合和存储，调整至一定的温度和压力后供给气泡产生系统、加热燃油或预热设备。

15、进一步，所述管路附件包括控制阀、流量计和压力表。

16、进一步，所述空气润滑单元布置在首部船底位置，以获得最大船底气泡覆盖面积，保持气泡层，达到最大减阻效果。

17、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

18、本发明的气泡减阻系统利用涡流管装置将压缩后的高压气分流成冷热流，既能提供冷热量输出，又能适配出最适合气泡产生的条件，大大增加了气泡减阻系统的效率。同时，该系统除了常规的空气压缩外，还可以利用船舶排放的废气，转化为有用的气源，有效的减少废气排放对环境的影响，提高了船舶的紧急性能。与常规气气泡减阻系统相比，该系统可以直接利用船舶现有压缩空气，产生具有多种用途的冷热源，大大降低了额外的能源消耗，具有很高的实用性和经济效益。本发明的气泡减阻系统适用于各类船舶，其环保和经济性能的优越性，可在整个船舶行业进行广泛推广和应用。

技术特征：

1.一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：包括接收气源子系统、涡流管子系统、供气子系统、辅助气泡产生子系统和监测控制子系统，

2.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述空气压缩分系统包括空气压缩机和气嘴，用于船舶没有废气利用或者气源不足时通过周围空气进行压缩，为涡流管子系统提供高压气源。

3.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述废气回收分系统采用废气处理装置，包括净化器、过滤器和干燥器，用于废气的净化和干燥，通过过滤、清洗和吸附来降低废气中的污染物，消除废气中的烟尘颗粒对空气压缩机和气泡产生器的影响，使废气成为能满足涡流管子系统要求的气源供给。

4.根据权利要求3所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述废气处理装置根据不同类型的废气进行配置；所述废气处理装置与空气压缩机之间设有闸组，闸组开度可调，并通过监测控制子系统进行远程遥控。

5.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述供气泡产生子系统包括缓冲罐、供气管路、管路附件和压力调节阀，通过供气管路对气泡产生子系统提供高压气体，同时利用缓冲罐进行储存和调节供气温度，压力调节阀调节供气压力，共同营造合适的气泡产生条件，提高气泡减阻系统的性能。

6.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述供热气子系统包括热流管路、热流交换管路、过滤器、热流储气罐、热流交换器，用于将涡流管的热端产生的热流气体通过过滤器过滤后利用储气罐进行储存，并利用热交换器提供热量输出。

7.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述供冷气子系统包括冷流管路、冷流交换管路、过滤器、冷流储气罐、热流交换器，用于将涡流管的冷端产生的冷流气体通过过滤器过滤后利用储气罐进行储存，并利用热交换器提供冷量输出。

8.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述供混合气子系统包括混合管路、混合气罐和管路附件，混合气子系统通过混合气管对冷流热流气体进行混合和存储，调整至一定的温度和压力后供给气泡产生系统、加热燃油或预热设备。

9.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述管路附件包括控制阀、流量计和压力表。

10.根据权利要求1所述的用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，其特征在于：所述空气润滑单元布置在首部船底位置，以获得最大船底气泡覆盖面积，保持气泡层，达到最大减阻效果。

技术总结本发明涉及一种用于船舶气泡减阻系统节能的涡流管装置，包括：接收气源子系统用于为涡流管提供充足的高压气源；涡流管子系统中的涡流管装置用于对提供的高压气源进行分流，产生热流气体和冷流气体；文丘里管用于提高涡流管冷热流体的换热效率；控制阀用于控制冷流气体回流流量及冷热流混合温度；供气子系统用于为气泡产生子系统提供气源以及对船舶冷量和热量的需求提供利用涡流管分流后的冷热流体；辅助气泡产生子系统用于接收供气泡子系统提供的合适温度的气体，并在船舶行驶过程中产生气泡，减少船舶与水的阻力；监测控制子系统用于监测气泡减阻系统的运行状态，创造最佳气泡生成环境，保持气泡减阻系统拥有最佳的减阻效果。技术研发人员：李鹏程,冯树才,胡智方,高伟,杨帆,段玉龙,秦俊,董越受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七○八研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12