一种柴油机增压空气冷却系统的制作方法

本发明属于柴油机技术领域，特别涉及一种柴油机增压空气冷却系统。

背景技术：

空气冷却器是利用空气冷却热流体的换热器。管内的热流体通过管壁和翅片与管外空气进行换热，所用的空气由通风机供给。

目前，船用低速柴油机增压空气冷却器都是整体式的，为了达到空气冷却的目的，冷却水量较大，温度较低，难以回收利用。空气流速是直接决定空气冷却器性能的重要热力参数，流速越高，传热系数越大，压力损失也越大，这两个方面从柴油机对空气冷却器的性能要求来说是相互矛盾的。在某一深度尺寸条件下，空气的流速越低则冷却效率越高，空气压力损失越小。

在结构方面，空气冷却器主要由管束、支架和风机组成。管束的型材和材质对空气冷却器的性能影响很大，由于空气侧的传热系数很小，故常在管外加翅片，以增加传热面积和流体速度，减小热阻。管束包括传热管、管箱、侧梁和横梁等，采用卧式布置来尽可能提高传热面积并使空气均匀分布。翅片管作为空气冷却器的核心元件采用分层排列，它作为传热管可以扩大传热面积，提高传热效果。船用低速柴油机增压空气温度在190℃左右，冷却到36℃时进入气缸，有较大的热量可以回收，而主机调制后空气温度更高，但现有空气冷却器多是采用整体式的结构配置在柴油机上，冷却水用量较大，水温较低，余热较难利用。

技术实现要素：

本发明为了柴油机余热利用装置系统总体热效率的提高，更具体的说，利用高温水作为余热锅炉给水和有机工质热源直接影响余热锅炉的热力性能和安全性以及整套装置的热经济性，达到提高系统总体热效率的目的，提供一种柴油机增压空气冷却系统。

一种柴油机增压空气冷却系统，包括一个空气冷却器，该空气冷却器的芯壳空间内布置两段式空气冷却器芯子作为高温段和低温段，高温段和低温段分别接冷却水管；

安装时只需将其插入两段式空气冷却器芯外壳即可，安装方便。

当空气冷却器高温段的出口水温度小于设定值时，所述系统处于低负荷模式，水包中的循环水通过循环泵增压后全部进入缸套水换热器，换热后的循环水全部进入空气冷却器的高温段，空气冷却器高温段出口循环水全部经管道全部流向锅炉热水器，

锅炉热水器出口循环水经管道分为两路，一路通过管道流向锅炉，另一路经管道进入有机工质发电机组蒸发器换热回到水包；

当空气冷却器高温段的出口水温度大于等于设定值时，当系统处于高负荷模式，水包中的循环水通过循环泵增压后全部进入缸套水换热器，换热后的循环水分为两路，一路进入空气冷却器换热，另一路经管道流向锅炉热水器，经过高低压汽包之后多余的循环水通过减压阀与锅炉热水器出口水混合，进入有机工质机组换热后回到水包；

空冷器的低温段由进水总管进水，经过换热后，热水经管道至回水总管。

优选的，位于空气冷却器高温段进口的第二电磁三通阀比位于位于空气冷却器高温段出口的第三电磁三通阀先动作，

当空气冷却器入口循环水断流时，先切换第三电磁三通阀，后切换第二电磁三通阀，

在应急回路中，第二电磁三通阀和第三电磁三通阀同时动作。

本发明的有益效果是，空气冷却器的低温段可以保证柴油机自身的扫气温度足够低，来保证柴油机正常的运行，高温段的热量可以更好的给锅炉给水余热，减少热损失，提高能量的利用率。

附图说明

图1是本发明柴油机增压空气冷却系统处于高负荷状态示意图。

图2是本发明柴油机增压空气冷却系统处于低负荷状态示意图。

图3是本发明柴油机增压空气冷却系统中空气冷却器实施例图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明将柴油机增压空气冷却器重新设计为高温和低温两段式空气冷却器，空气冷却器的高温段用于锅炉给水预热,多余热水则向系统外供给。根据柴油机增压空气参数，主柴油机稳定运行要求，利用传热学和流体力学方法，计算、校核增压空气冷却器高温换热器和低温换热器的换热面积、管型、冷却水和空气的流动形式及高、低温冷却水流量，使高、低温冷却水及空气出口温度均满足船舶能量的梯级利用及主柴油机进气温度要求。分析使用条件和运行负荷关系，确定经济的高低温段换热器设计所需的热工参数，并通过建立换热器传热和阻力优化的数学模型，得到热交换器设计的管束换热及阻力压降，开展结构设计；同时进行管路特性、所需冷却水流量计算和水泵的选择、配置和控制技术研究。

请参阅图1，图1是本发明柴油机增压空气冷却系统处于高负荷状态示意图，如图所示，当空气冷却器高温段的出口水温度小于设定值时，所述系统处于低负荷模式，水包1中的循环水通过循环泵2增压后全部进入缸套水换热器3，换热后的循环水全部进入空气冷却器的高温段4，空气冷却器高温段出口循环水全部经管道全部流向锅炉热水器5，锅炉热水器5出口循环水经管道分为两路，一路通过管道流向低压汽包6和高压汽包7，另一路经管道进入有机工质发电机组蒸发器8换热回到水包1。

图2是本发明柴油机增压空气冷却系统处于低负荷状态示意图，如图所示，当空气冷却器高温段的出口水温度大于等于设定值时，当系统处于高负荷模式，水包1中的循环水通过循环泵2增压后全部进入缸套水换热器3，换热后的循环水分为两路，一路进入空气冷却器换热，另一路经管道流向锅炉热水器，经过高低压汽包7之后多余的循环水通过减压阀与锅炉热水器出口水混合，进入有机工质机组换热后回到水包；

空冷器的低温段9由进水总管进水，经过换热后，热水经管道至回水总管。

如图3所示的两段式空气冷却器为例，对本发明结构和原理作进一步的说明。

柴油机余热利用装置的循环泵启动后，电磁三通阀T0002和电磁三通阀T0003都应处于关状态。当循环水经过缸套水换热器后，通过电磁三通阀T0001，电磁三通阀T0001处于全开位置，循环水全部经管道进入空气冷却器高温段，电磁三通阀T0002先动作，电磁三通阀T0003后动作，电磁三通阀T0002先动作，电磁三通阀T0003后动作。当空气冷却器入口循环水断流时，先切换电磁三通阀T0003，后切换电磁三通阀T0002，注意阀的切换顺序，不让冷却水进入余热利用装置系统循环水系统。需要说明的是当回路处于应急回路时，电磁三通阀T0002和电磁三通阀T0003都应处于开状态时，电磁三通阀T0003先动作，电磁三通阀T0002后动作。电磁三通阀T0003关延时时间为空气冷却器清洗时间，二者应当保持一致。