一种深海用多层球壳结构舷外换热器的制作方法

本发明涉及舷外换热器，尤其是一种深海用多层球壳结构舷外换热器。

背景技术：

1、在现代的高速舰船和核动力潜艇中，已经可以采用自流循环冷却系统为换热器提供冷却水；自流循环冷却系统利用艇体航行时迎面来流的动压头驻点效应来抽吸海水，使部分动能转化为正的静压头，使海水能克服管路阻力自行流过换热器，从而有效地降低冷却系统的能耗，提高系统安全性。

2、作为自流循环冷却系统核心部件的换热器，其布置于舷外并浸泡在海水中，来实现淡水与外部海水之间的换热。现有技术中的舷外换热器因其本身结构，尤其是外形结构的限制，在使用时流阻较大，海水侧流动阻力高，并且换热器整体的承压能力有限，无法适用于深海中的高水压环境下的使用。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的深海用多层球壳结构舷外换热器，从而通过球形外形结合多层壳体结构，有效降低流阻，并大大保证了整体结构的承压能力，且换热效率高。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种深海用多层球壳结构舷外换热器，包括内外套装布设的外壳体和内壳体，外壳体和内壳体均为球形结构，外壳体内壁面和内壳体外壁面之间共同构成淡水流动空间；所述淡水流动空间由隔板分隔为两个独立的腔室，一个腔室连通有淡水进口，另一个腔室连通有淡水出口；两个腔室之间连通安装有多个换热管，换热管从内壳体内部贯穿；所述内壳体上安装有海水进口和海水出口，海水进口和海水出口穿过淡水流动空间后将内壳体内部与外壳体外部贯通，构成海水流动空间。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、两个腔室中均安装有淡水导向结构，淡水导向结构的导向结合换热管构成淡水在两个腔室之间往复流动的淡水通道。

6、单个换热管均为直管结构，淡水导向结构将相应的腔室沿着换热管的长度方向分隔成多层过渡仓，两个腔室之间的过渡仓通过换热管相互连通。

7、两个腔室内的过渡仓数量相同，两个腔室内的过渡仓由换热管两两连通；单个过渡仓与同一腔室内的相邻过渡仓相通，或者单个过渡仓与淡水进口和淡水出口中的一个相通，从而从淡水进口向着淡水出口构成淡水单向往复流动的淡水通道。

8、一个腔室中最外层的过渡仓与另一腔室中最内层的过渡仓通过换热管连通，次外层的过渡仓与另一腔室中次内层的过渡仓通过换热管连通，以此类推；单个腔室中，从内向外相邻的两层过渡仓之间两两连通。

9、所述淡水导向结构为与内壳体、外壳体同心布设的偶数层半球壳体结构，由淡水导向结构将相应的腔室沿着径向分隔成奇数个过渡仓。

10、还包括海水导向结构，海水导向结构将海水流动空间分隔成相互独立的多个海水通道，单个海水通道均从海水进口经内壳体内部直至海水出口贯通。

11、所述海水导向结构为内外间隔套设的多层壳体结构，将海水流动空间分隔成内外布设的多层海水通道；单层壳体结构均包括与内壳体同心布设的球形部，球形部向着海水进口和海水出口的方向分别贯通延伸有筒型部。

12、所述外壳体和内壳体同心布设，淡水进口、淡水出口、海水进口和海水出口分别伸出外壳体的壁面并位于相互垂直的四个方向上，淡水进口和淡水出口位于外壳体的同一直径方向的两端，海水进口和海水出口位于外壳体的另一直径方向的两端。

13、所述淡水进口、淡水出口、海水进口和海水出口位于同一平面上，隔板为垂直于该平面布设的两块对称的弧形板，两块弧形板位于同一圆周上，两块弧形板以海水进口、海水出口所在直径方向对称布设；单个弧形板两端分别与海水进口外壁面、海水出口外壁面固定衔接，将淡水流动空间分隔成两个对称的腔室。

14、本发明的有益效果如下：

15、本发明结构紧凑、合理，从淡水进口流入的淡水在流经换热管时与内壳体内部流经的海水换热，同时淡水在腔室中时亦可通过外壳体壁面与外部海水换热，增强换热能力；由外壳体和内壳体同时与外部海水接触，结合贯穿内壳体的换热管，有效提升并保证了换热接触面积，极大地保障了换热效率和换热效果；

16、舷外换热器呈球形外形并设置为多层壳结构，流阻低的同时大大保证了整体结构的承压能力；

17、将海水进口和海水出口设置于同一直径方向上，构成直进直出的形式，并且进入内壳体内部的海水横向冲刷于换热管后直接流出，在换热的同时，有效降低了海水侧流动的阻力。

技术特征：

1.一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：包括内外套装布设的外壳体(5)和内壳体(7)，外壳体(5)和内壳体(7)均为球形结构，外壳体(5)内壁面和内壳体(7)外壁面之间共同构成淡水流动空间；所述淡水流动空间由隔板(6)分隔为两个独立的腔室，一个腔室连通有淡水进口(1)，另一个腔室连通有淡水出口(2)；两个腔室之间连通安装有多个换热管(10)，换热管(10)从内壳体(7)内部贯穿；所述内壳体(7)上安装有海水进口(4)和海水出口(3)，海水进口(4)和海水出口(3)穿过淡水流动空间后将内壳体(7)内部与外壳体(5)外部贯通，构成海水流动空间。

2.如权利要求1所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：两个腔室中均安装有淡水导向结构(9)，淡水导向结构(9)的导向结合换热管(10)构成淡水在两个腔室之间往复流动的淡水通道。

3.如权利要求2所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：单个换热管(10)均为直管结构，淡水导向结构(9)将相应的腔室沿着换热管(10)的长度方向分隔成多层过渡仓，两个腔室之间的过渡仓通过换热管(10)相互连通。

4.如权利要求3所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：两个腔室内的过渡仓数量相同，两个腔室内的过渡仓由换热管(10)两两连通；单个过渡仓与同一腔室内的相邻过渡仓相通，或者单个过渡仓与淡水进口(1)和淡水出口(2)中的一个相通，从而从淡水进口(1)向着淡水出口(2)构成淡水单向往复流动的淡水通道。

5.如权利要求4所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：一个腔室中最外层的过渡仓与另一腔室中最内层的过渡仓通过换热管(10)连通，次外层的过渡仓与另一腔室中次内层的过渡仓通过换热管(10)连通，以此类推；单个腔室中，从内向外相邻的两层过渡仓之间两两连通。

6.如权利要求3所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：所述淡水导向结构(9)为与内壳体(7)、外壳体(5)同心布设的偶数层半球壳体结构，由淡水导向结构(9)将相应的腔室沿着径向分隔成奇数个过渡仓。

7.如权利要求1所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：还包括海水导向结构(8)，海水导向结构(8)将海水流动空间分隔成相互独立的多个海水通道，单个海水通道均从海水进口(4)经内壳体(7)内部直至海水出口(3)贯通。

8.如权利要求7所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：所述海水导向结构(8)为内外间隔套设的多层壳体结构，将海水流动空间分隔成内外布设的多层海水通道；单层壳体结构均包括与内壳体(7)同心布设的球形部(82)，球形部(82)向着海水进口(4)和海水出口(3)的方向分别贯通延伸有筒型部(81)。

9.如权利要求1所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：所述外壳体(5)和内壳体(7)同心布设，淡水进口(1)、淡水出口(2)、海水进口(4)和海水出口(3)分别伸出外壳体(5)的壁面并位于相互垂直的四个方向上，淡水进口(1)和淡水出口(2)位于外壳体(5)的同一直径方向的两端，海水进口(4)和海水出口(3)位于外壳体(5)的另一直径方向的两端。

10.如权利要求9所述的一种深海用多层球壳结构舷外换热器，其特征在于：所述淡水进口(1)、淡水出口(2)、海水进口(4)和海水出口(3)位于同一平面上，隔板(6)为垂直于该平面布设的两块对称的弧形板，两块弧形板位于同一圆周上，两块弧形板以海水进口(4)、海水出口(3)所在直径方向对称布设；单个弧形板两端分别与海水进口(4)外壁面、海水出口(3)外壁面固定衔接，将淡水流动空间分隔成两个对称的腔室。

技术总结
本发明涉及一种深海用多层球壳结构舷外换热器，包括内外套装布设、球形结构的外壳体和内壳体，外壳体内壁面和内壳体外壁面之间共同构成淡水流动空间；淡水流动空间由隔板分隔为两个独立腔室，一个腔室连通淡水进口，另一个腔室连通淡水出口；两个腔室之间连通安装多个换热管，换热管从内壳体内部贯穿；海水进口和海水出口穿过淡水流动空间后将内壳体内部与外壳体外部贯通，构成海水流动空间；从淡水进口流入的淡水在流经换热管时与内壳体内部流经的海水换热，同时淡水在腔室中时亦可通过外壳体壁面与外部海水换热，增强换热能力；舷外换热器呈球形外形并设置为多层壳结构，流阻低的同时大大保证了整体结构的承压能力。

技术研发人员：陈康,夏彬,仝潘,张万良,肖友军
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12