一种船机热交换冷却方法及系统与流程

本发明涉及船机冷却，更具体地说，它涉及一种船机热交换冷却方法及系统。

背景技术：

1、船机一般指的是船用柴油机，船用柴油机在工作时，燃油在汽缸内燃烧，推动活塞向外做功，此时船用柴油机将燃料的化学能转化为了活塞的机械能。在该过程中，柴油机内的活塞以及缸体与火焰直接接触，导致所接触的部件温度较高，使得部件过热并发生变形，零件的摩擦磨损加剧，若冷却过度，则会使热损失增加，降低整体热效率。因此，船用柴油机冷却系统可以使得船用柴油机在各种环境下保证柴油机的动力性，安全性，经济性。

2、而在传统的柴油机冷却系统中，闭式冷却管路的海水流经的冷却器冷却部件较少，换热效率较低，且海水利用率较低。同时在淡水循环冷却系统中由于冷却水经机油冷却器后直接流入发动机冷却水套，导致发动机冷却水套出现过冷的情况，影响发动机的工作性能。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种船机热交换冷却方法，可以有效防止淡水过冷导致发动机性能降低，及提高换热效率。

2、本发明的目的二是提供一种船机热交换冷却系统。

3、为了实现上述目的一，本发明提供一种船机热交换冷却方法，控制淡水经过发动机后，将淡水分为小循环和大循环两路，并根据所述发动机出水的温度控制淡水在所述小循环和大循环的流量，且所述大循环的流量最小时不为0，控制所述大循环的淡水对排气歧管进行冷却后，使所述大循环的淡水同时经过第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区进行冷却，控制海水依次经过所述第一热交换区、中冷器、机油冷却器、第二热交换区、第三热交换区进行热交换，并使海水对排气弯管进行冷却后排出，根据所述大循环出水的温度来调节海水的流量，使所述大循环出水的温度控制在设定范围内。

4、作为进一步地改进，若所述发动机出水的温度低于70℃，则控制淡水走所述小循环，此时所述大循环的流量为淡水总流量的1/10；否则，控制淡水全部走所述大循环。

5、进一步地，所述设定范围为75℃～85℃。

6、进一步地，若所述大循环出水的温度低于78℃，则减少海水的流量；若所述大循环出水的温度高于82℃，则增加海水的流量；否则海水的流量维持不变。

7、为了实现上述目的二，本发明提供一种船机热交换冷却系统，包括发动机，还包括淡水泵、海水泵、调节装置、热交换器、控制器，所述热交换器包括外壳，所述外壳内设有多个导热管，所述外壳与导热管之间的间隙为淡水流动区，所述外壳的两端分别设有将多个所述导热管分成第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区的海水分水筋，所述外壳的一端设有与所述第一热交换区连通的海水入口、与所述淡水流动区连通的淡水入口，该端的第二热交换区与第三热交换区连通，所述外壳的另一端设有与所述第一热交换区连通的第一海水出口、与所述第二热交换区连通的海水回水口、与所述第三热交换区连通的第二海水出口、与所述淡水流动区连通的淡水出口，所述淡水泵的出口通过淡水管依次连接所述发动机、调节装置，所述调节装置的第一出口通过小循环管连接所述淡水泵的入口，所述调节装置的第二出口通过大循环管依次连接排气歧管的水套、淡水入口，所述淡水出口通过大循环管连接所述淡水泵的入口，所述海水泵通过海水管连接所述海水入口，所述第一海水出口通过海水管依次连接中冷器、机油冷却器、海水回水口，所述第二海水出口通过海水管连接排气弯管的水套，所述发动机的出水口设有第一温度传感器，所述淡水出口设有第二温度传感器，所述控制器电性连接所述淡水泵、海水泵、第一温度传感器、第二温度传感器；所述淡水管与大循环管之间设有与所述调节装置并联的用于少量淡水流过的支路。

8、作为进一步地改进，所述调节装置为机械式节温器或电子式节温器。

9、进一步地，所述外壳的两端分别设有端盖，所述海水入口、第一海水出口、海水回水口均设于所述端盖。

10、进一步地，所述外壳内设有多个间隔布置的淡水分水挡板，所述淡水分水挡板设有过水孔，各所述淡水分水挡板的过水孔之间呈螺旋排列。

11、进一步地，所述第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区的导热管的数量相等。

12、进一步地，所述淡水泵的出口通过淡水管分别连接所述发动机的机体、增压器。

13、有益效果

14、本发明与现有技术相比，具有的优点为：

15、1.本发明的热交换器通过第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区三通道设计使海水与淡水单位面积的热负荷降低，且海水每个区域都可以冷却整个轴向的淡水，而海水经过中冷器、机油冷却器后本身的温度也得到提高，与淡水在第二热交换区、第三热交换区进行热交换区后，使得淡水的温度在较优的设定范围，可以有效的防止淡水过冷导致的发动机性能降低以及减小的换热器的面积。

16、2.本发明通过第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区三通道设计使一次海水进入实现三次的淡水冷却，提高冷却海水的利用率，减少海水冷却泵的功耗。

17、3.本发明通过设置淡水分水挡板使淡水以螺旋的方式与海水进行换热，使淡水以湍流的形式与海水换热，增大了淡水与海水之间的传热效率，大大加强了淡水与海水的换热，提高了海水的冷却效率。

18、4.本发明引入三区热交换器后，使得冷却系统与船用柴油机换取更多的热量，大大提高了冷却系统的冷却效率。

技术特征：

1.一种船机热交换冷却方法，其特征在于，控制淡水经过发动机(1)后，将淡水分为小循环(2)和大循环(3)两路，并根据所述发动机(1)出水的温度控制淡水在所述小循环(2)和大循环(3)的流量，且所述大循环(3)的流量最小时不为0，控制所述大循环(3)的淡水对排气歧管(4)进行冷却后，使所述大循环(3)的淡水同时经过第一热交换区(5)、第二热交换区(6)、第三热交换区(7)进行冷却，控制海水依次经过所述第一热交换区(5)、中冷器(8)、机油冷却器(9)、第二热交换区(6)、第三热交换区(7)进行热交换，并使海水对排气弯管(10)进行冷却后排出，根据所述大循环(3)出水的温度来调节海水的流量，使所述大循环(3)出水的温度控制在设定范围内。

2.根据权利要求1所述的一种船机热交换冷却方法，其特征在于，若所述发动机(1)出水的温度低于70℃，则控制淡水走所述小循环(2)，此时所述大循环(3)的流量为淡水总流量的1/10；否则，控制淡水全部走所述大循环(3)。

3.根据权利要求1所述的一种船机热交换冷却方法，其特征在于，所述设定范围为75℃～85℃。

4.根据权利要求3所述的一种船机热交换冷却方法，其特征在于，若所述大循环(3)出水的温度低于78℃，则减少海水的流量；若所述大循环(3)出水的温度高于82℃，则增加海水的流量；否则海水的流量维持不变。

5.一种船机热交换冷却系统，包括发动机(1)，其特征在于，还包括淡水泵(11)、海水泵(12)、调节装置(13)、热交换器(14)、控制器，所述热交换器(14)包括外壳(15)，所述外壳(15)内设有多个导热管(16)，所述外壳(15)与导热管(16)之间的间隙为淡水流动区，所述外壳(15)的两端分别设有将多个所述导热管(16)分成第一热交换区(5)、第二热交换区(6)、第三热交换区(7)的海水分水筋(17)，所述外壳(15)的一端设有与所述第一热交换区(5)连通的海水入口(18)、与所述淡水流动区连通的淡水入口(19)，该端的第二热交换区(6)与第三热交换区(7)连通，所述外壳(15)的另一端设有与所述第一热交换区(5)连通的第一海水出口(20)、与所述第二热交换区(6)连通的海水回水口(21)、与所述第三热交换区(7)连通的第二海水出口(22)、与所述淡水流动区连通的淡水出口(23)，所述淡水泵(11)的出口通过淡水管(24)依次连接所述发动机(1)、调节装置(13)，所述调节装置(13)的第一出口通过小循环管(25)连接所述淡水泵(11)的入口，所述调节装置(13)的第二出口通过大循环管(26)依次连接排气歧管(4)的水套、淡水入口(19)，所述淡水出口(23)通过大循环管(26)连接所述淡水泵(11)的入口，所述海水泵(12)通过海水管(27)连接所述海水入口(18)，所述第一海水出口(20)通过海水管(27)依次连接中冷器(8)、机油冷却器(9)、海水回水口(21)，所述第二海水出口(22)通过海水管(27)连接排气弯管(10)的水套，所述发动机(1)的出水口设有第一温度传感器(28)，所述淡水出口(23)设有第二温度传感器(29)，所述控制器电性连接所述淡水泵(11)、海水泵(12)、第一温度传感器(28)、第二温度传感器(29)；所述淡水管(24)与大循环管(26)之间设有与所述调节装置(13)并联的用于少量淡水流过的支路(35)。

6.根据权利要求5所述的一种船机热交换冷却系统，其特征在于，所述调节装置(13)为机械式节温器或电子式节温器。

7.根据权利要求5所述的一种船机热交换冷却系统，其特征在于，所述外壳(15)的两端分别设有端盖(30)，所述海水入口(18)、第一海水出口(20)、海水回水口(21)均设于所述端盖(30)。

8.根据权利要求5所述的一种船机热交换冷却系统，其特征在于，所述外壳(15)内设有多个间隔布置的淡水分水挡板(31)，所述淡水分水挡板(31)设有过水孔(32)，各所述淡水分水挡板(31)的过水孔(32)之间呈螺旋排列。

9.根据权利要求5所述的一种船机热交换冷却系统，其特征在于，所述第一热交换区(5)、第二热交换区(6)、第三热交换区(7)的导热管(16)的数量相等。

10.根据权利要求5所述的一种船机热交换冷却系统，其特征在于，所述淡水泵(11)的出口通过淡水管(24)分别连接所述发动机(1)的机体(33)、增压器(34)。

技术总结本发明公开了一种船机热交换冷却方法及系统，属于船机冷却技术领域，解决淡水过冷导致发动机性能降低的技术问题。方法为：控制淡水经过发动机后，将淡水分为小循环和大循环两路，并根据发动机出水的温度控制淡水在小循环和大循环的流量，且大循环的流量最小时不为0，控制大循环的淡水对排气歧管进行冷却后，使大循环的淡水同时经过第一热交换区、第二热交换区、第三热交换区，控制海水依次经过第一热交换区、中冷器、机油冷却器、第二热交换区、第三热交换区，并使海水对排气弯管进行冷却后排出，根据大循环出水的温度来调节海水的流量，使大循环出水的温度控制在设定范围内。可以有效防止淡水过冷导致发动机性能降低及提高换热效率。技术研发人员：李纲,廖升友,任武超,覃壮革,余锦海,覃文,梁保权受保护的技术使用者：广西玉柴特种装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4