一种船舶设备的换热系统的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶设备的换热系统。

背景技术：

由于船舶每次航行时间短则几天长则数月，所以船舶设备需要持续不停的保持稳定的运行状态。而其中，散热对于船舶设备能否稳定长效的运行及使用寿命起着重要作用。

因此，现有技术存在如何提高船舶设备换热系统性能的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种船舶设备的换热系统，用于提高船舶设备的换热系统性能，并抑制船舶设备的结垢速率。

本发明提供了一种船舶设备的换热系统，包括：

船舶设备；

换热管路，连接所述船舶设备，所述换热管路中设置有能够吸收所述船舶设备热量的换热液；

往复脉动源，设置在所述换热管路上，使所述换热液往复脉动。

可选的，所述系统还包括：

脉动消除器，设置在所述往复脉动源之前的所述换热管路上。

可选的，所述系统还包括：

换热装置，通过所述换热管路与所述船舶设备连接；所述往复脉动源具体设置在所述换热装置入口之前的所述换热管路上。

可选的，所述换热液包括循环换热液和非循环换热液，所述系统还包括：

循环换热液储蓄箱，通过所述换热管路连接在所述船舶设备和所述换热装置之间；

非循环换热液储蓄箱，与所述换热装置连接，所述换热装置还包括非循环换热液排出口；

所述循环换热液流由所述循环换热液储蓄箱流至所述船舶设备，与所述船舶设备换热，进而吸收所述船舶设备的热量，然后从所述船舶设备流至所述换热装置，与从所述非循环换热液储蓄箱流至所述换热装置中的所述非循环换热液换热，进而释放所述循环换热液的热量，然后从所述换热装置流至所述循环换热储蓄箱；所述非循环换热液在所述换热装置中吸收所述循环换热液的热量后，由所述非循环换热液排出口排出。

可选的，所述换热装置入口包括循环换热液入口，所述往复脉动源设置在所述循环换热液入口之前的所述换热管路上。

可选的，所述换热装置入口包括非循环换热液入口，所述往复脉动源设置在所述非循环换热液入口之前的所述换热管路上。

可选的，所述换热装置入口包括循环换热液入口和非循环换热液入口，所述往复脉动源具体有两个，第一个所述往复脉动源设置在所述循环换热液入口之前的所述换热管路上，第二个所述往复脉动源设置在所述非循环换热液入口之前的所述换热管路上。

可选的，所述换热液为非循环换热液，所述系统还包括：

非循环换热液储蓄箱，通过所述换热管路与所述船舶设备连接，所述船舶设备还包括非循环换热液排出口；

所述非循环换热液由所述非循环换热液储蓄箱流至所述船舶设备，与所述船舶设备换热，进而吸收所述船舶设备的热量，并从所述非循环换热液排出口排出。

可选的，所述往复脉动源设置在所述非循环换热液储蓄箱和所述船舶设备之间的所述换热管路上。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本发明实施例的技术方案中，将往复脉动源设置在连接船舶设备的换热管路中，为换热管路中的换热液提供脉动动力，使换热液往复脉动。一方面，往复脉动的换热液会产生纵向运动的动量和横向运动的动量，纵向运动的动量不断冲击热边界层，横向运动的动量又不断使热边界层恢复重组，始终处于不稳定状态，因此增大了换热液的传热系数，故而提高了换热性能。另一方面，由于往复脉动源向换热液中输入脉动动力，增强了换热液的空化现象。空化气泡伴随换热液流动并最终破裂。气泡破裂会造成局部较大的冲击力，进一步增强对热边界层冲击，提高流体湍流度，所以更进一步提高了换热性能。

更进一步，空化气泡在换热管路以及换热系统中的各个设备内破裂，对管路壁面和设备壁面的冲击力破坏垢渍附着，所以本发明可以抑制船舶设备的结垢速率。

通过上述提高换热性能和抑制结垢速度的技术效果，就延长了船舶设备的使用寿命，同时降低了维护船舶设备的成本。

附图说明

图1为本发明实施例中第一种船舶设备的换热系统示意图；

图2为本发明实施例中第二种船舶设备的换热系统示意图；

图3为本发明实施例中第三种船舶设备的换热系统示意图；

图4为本发明实施例中第四种船舶设备的换热系统示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种船舶设备的换热系统，用于提高船舶设备的换热系统性能，并抑制船舶设备的结垢速率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案总体思路如下：

在本发明实施例的技术方案中，将往复脉动源设置在连接船舶设备的换热管路中，为换热管路中的换热液提供脉动动力，使换热液往复脉动。一方面，往复脉动的换热液会产生纵向运动的动量和横向运动的动量，纵向运动的动量不断冲击热边界层，横向运动的动量又不断使热边界层恢复重组，始终处于不稳定状态，因此增大了换热液的传热系数，故而提高了换热性能。另一方面，由于往复脉动源向换热液中输入脉动动力，增强了换热液的空化现象。空化气泡伴随换热液流动并最终破裂。气泡破裂会造成局部较大的冲击力，进一步增强对热边界层冲击，提高流体湍流度，所以更进一步提高了换热性能。更进一步，空化气泡在换热管路以及换热系统中的各个设备内破裂，对管路壁面和设备壁面的冲击力破坏垢渍附着，所以本发明可以抑制船舶设备的结垢速率。

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明提供了一种船舶设备的换热系统，请参考图1-图4，该系统包括：

船舶设备1，例如货船、客船、柴油船舶或汽油船舶等，本发明不做具体限制。换热管路，如图1-图4中的连接线所示。换热管路中设置有能够吸收船舶设备热量的换热液。换热管路用于将船舶设备的换热系统中的多个装置和设备连接起来。换热液在换热管路中流动，因此换热液流经船舶设备时就会与船舶设备热交换，进而吸收并带走船舶设备的热量，实现船舶设备散热。在具体实现过程中，应选择具有良好密封性的管路作为换热管路。

往复脉动源2，设置在换热管路上，用于为换热液提供脉动动力，使换热液产生往复脉动。往复脉动源2持续周期性抽吸，使得物性参数恒定的换热液流体过渡为物性参数周期性变化的往复脉动流体。其中，换热液物性参数的周期性变化跟随往复脉动源2的周期性变化。并且，在具体实现过程中，往复脉动源2可以按正弦变化，也可以按其他周期函数变化，本发明不做具体限制。物性参数包括但不限于压力和流速等。

在具体实现过程中，往复脉动源2可以为往复泵或者柱塞泵等，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际进行设置，本发明不做具体限制。

以往复泵为例，往复泵包括控制箱、变频电机、齿轮传动机构、活塞连杆机构和缸体等。通过控制箱控制变频电机转动，进而带动齿轮传动机构运动，而连接于齿轮传动机构的活塞连杆机构被带动做往复运动。通过活塞连杆机构的往复运动使得换热液往复脉动起来，物性参数发生周期性的变化。控制箱调节活塞连杆机构的往复运动频率，进而调节换热液的物性参数。

由于往复脉动的换热液会产生纵向运动的动量和横向运动的动量，纵向运动的动量不断冲击热边界层，横向运动的动量又不断使热边界层恢复重组，始终处于不稳定状态，因此增大了换热液的传热系数，故而提高了换热性能。另一方面，由于往复脉动源向换热液中输入脉动动力，增强了换热液的空化现象。空化气泡伴随换热液流动并最终破裂。气泡破裂会造成局部较大的冲击力，进一步增强对热边界层冲击，提高流体湍流度，所以更进一步提高了换热性能。

更进一步，空化气泡在换热管路以及换热系统中的各个设备内破裂，对管路壁面和设备壁面的冲击力破坏垢渍附着，所以本发明可以抑制船舶设备的结垢速率。

通过上述提高换热性能和抑制结垢速度的技术效果，就延长了船舶设备的使用寿命，同时降低了维护船舶设备的成本。

进一步，如图1-图4所示，本发明实施例中船舶设备的换热系统还可以包括脉动消除器3。

具体来讲，脉动消除器3设置在脉动往复源2之前的换热管路上。本发明实施例所述的“前后”，具体以换热液流动方向为参考。并且，如果换热液循环流动，则具体以一次循环流动的方向为参考。

脉动消除器3用于消除脉动流体对主流体的干扰，同时防止往复脉动的换热液对变频泵、船舶设备及管路等造成不必要的冲击。其中，主流体为流动在换热系统中的主要换热液。

更进一步，船舶设备的换热系统除了可以包括脉动消除器3，还可以进一步包括换热装置4，如图1-图3所示。

具体来讲，换热装置4通过换热管路与船舶设备1连接。在本发明实施例中，换热装置4可以具体为船用换热设备或者换热器等，本发明不做具体限制。换热液与船舶设备1发生第一次热交换后，吸收船舶设备1的热量，温度升高。在换热装置4中则发生换热液的第二次热交换，释放换热液的热量，降低换热液的温度。为了至少加强第二次热交换，本发明实施例中的往复脉动源2设置在换热装置4入口前的换热管路上。

本发明实施例中的换热液包括循环换热液和非循环换热液。非循环换热液例为船舶设备的环境水，如海水或江水等，循环换热液例如为淡水、饮用水等，本发明不做具体限制。为了存储两种换热液，如图1、图2和图3所示，本发明实施例中的系统还包括循环换热液储蓄箱5，通过换热管路连接在船舶设备和换热装置4之间。循环换热液存储在循环换热储蓄箱5中。可选的，为了增强循环动力，还可以在循环换热储蓄箱5出口的换热管路上设置一泵61。另外，本发明实施例中的系统还包括非循环换热液储蓄箱6，与换热装置4连接。由于非循环换热液不需要循环，所以换热装置4还包括非循环换热液排出口7。可选的，为了增强流动，还可以在非循环换热液储蓄箱6出口的换热管路上设置一泵62。

换热装置4换热原理为：换热装置4的中流道包括冷水流道和热水流道。热水流道中高温流体的热量通过与管路壁面的对流传递到壁面，从而高温流体温度降低；热量再通过壁面间的导热传递到冷水流道壁面，进而再与低温流体进行对流换热，最终低温流体获得热量温度升高，将热量带走。

在本发明实施例中，冷水流道的低温流体具体为非循环换热液，热水流道中的高温流体具体为循环换热液。循环换热液从循环换热液储蓄箱5中流出，然后流至船舶设备1，与船舶设备1换热，进而吸收船舶设备1的热量。因此，船舶设备1温度降低，循环换热液的温度则升高。然后，循环换热液从船舶设备1流出，再流至换热装置4中。另外，非循环换热液从非循环换热液储蓄箱6中流出，流至换热装置4中。在换热装置4中，高温的循环换热液与低温的非循环换热液换热，进而循环换热液释放热量，温度降低，非循环换热液吸收热量，温度升高。降温后的循环换热液从换热装置4流出，重新回到循环换热液储蓄箱5中，结束本次循环。而温度升高后的非循环换热液则通过换热装置4的非循环换热液排出口7排出，将最终的热量带出整个系统。

由上述描述可以看出，本发明实施例中的换热装置4至少包括输入循环换热液的循环换热液入口和输入非循环换热液的非循环换热液入口，因此，往复脉动源2的设置方式就有以下三种。

第一种：

请参考图1，为第一种船舶设备的换热系统示意图。在第一种方式中，往复脉动源2设置在循环换热液入口前的换热管路中。在图1中，通过一支路将往复脉动源2接入换热装置4的循环换热液入口。

下面对图1所示的换热系统的工作过程进行介绍：循环换热液储蓄箱5中的循环换热液经由泵61抽离循环换热液储蓄箱5，通过换热管路进入船舶设备1，在船舶设备1中低温的循环换热液和高温的船舶设备1进行热量交换。热量交换完之后的高温循环换热液经脉动消除器到达换热装置4的循环换热液入口处。在循环换热液入口处的支路上，通过往复脉动源2的抽吸使得恒定的循环换热液周期性脉动，流入换热装置4。在换热装置4中与低温的非循环换热液进行热量交换。换热结束后的低温循环换热液经阀门再次回到循环换热液储蓄箱5，完成一次循环。非循环换热液储蓄箱6中的非循环换热液通过泵62抽吸至换热管路中，经换热管路到达换热装置4中进行换热。热量交换完之后由非循环换热液排出口7排出高温的非循环换热液。

第二种：

请参考图2，为第二种船舶设备的换热系统示意图。在第二种方式中，往复脉动源2设置在非循环换热液入口前的换热管路中。在图2中，通过一支路将往复脉动源2接入换热装置4的非循环换热液入口。

下面对图2所示的换热系统的工作过程进行介绍：循环换热液储蓄箱5中的循环换热液经由泵61抽离循环换热液储蓄箱5，通过换热管路进入船舶设备1，在船舶设备1中低温的循环换热液和高温的船舶设备1进行热量交换。热量交换完之后的高温循环换热液进入换热装置4。非循环换热液储蓄箱6中的非循环换热液通过泵62抽吸至换热管路中，经脉动消除器3到达换热装置4中的非循环换热液入口。在非循环换热液入口处的支路上，通过往复脉动源2的抽吸使得恒定的非循环换热液周期性脉动，流入换热装置4。在换热装置4中与高温的循环换热液进行热量交换。换热结束后的低温循环换热液经阀门再次回到循环换热液储蓄箱5，完成一次循环。高温的非循环换热液由非循环换热液排出口7排出。

第三种：

请参考图3，为第三种船舶设备的换热系统示意图。在第三种方式中，往复脉动源2有两个，第一个往复脉动源2设置在循环换热液入口前的换热管路中，第二个往复脉动源2设置在非循环换热液入口前的换热管路中。对应的，脉动消除器3也有两个，一个设置在第一个往复脉动源2之前，另一个则设置在第二个往复脉动源2之前。在图2中，通过一支路将第一个往复脉动源2接入换热装置4的循环换热液入口，通过另一支路将第二个往复脉动源2接入换热装置4的非循环换热液入口。

下面对图3所示的换热系统的工作过程进行介绍：循环换热液储蓄箱5中的循环换热液经由泵61抽离循环换热液储蓄箱5，通过换热管道进入船舶设备1，在船舶设备1中低温的循环换热液和高温的船舶设备1进行热量交换。热量交换完之后的高温循环换热液经脉动消除器到达换热装置4的循环换热液入口处。在循环换热液入口处的支路上，通过第一个往复脉动源2的抽吸使得恒定的循环换热液周期性脉动，流入换热装置4。非循环换热液储蓄箱6中的非循环换热液通过泵62抽吸至换热管路中，经脉动消除器3到达换热装置4中的非循环换热液入口。在非循环换热液入口处的支路上，通过第二个往复脉动源2的抽吸使得恒定的非循环换热液周期性脉动，流入换热装置4。在换热装置4中高温的循环换热液与低温的非循环换热液进行热量交换。换热结束后的低温循环换热液经阀门再次回到循环换热液储蓄箱5，完成一次循环。高温的非循环换热液由非循环换热液排出口7排出。

另外，本发明实施例中的船舶设备的换热系统除了包括脉动消除器3，还可以不包括换热装置4，而直接通过非循环换热液散热。如图4所示，为了存储非循环换热液，本发明实施例中的系统还包括非循环换热液储蓄箱6，与船舶设备1连接。由于非循环换热液不需要循环，所以船舶设备1还包括非循环换热液排出口7。可选的，为了增强流动，还可以在非循环换热液储蓄箱6出口的换热管路上设置一泵62。

请参考图4，为第四种船舶设备的换热系统示意图。往复脉动源2设置在非循环换热液储蓄箱6和船舶设备1之间的换热管路上。在图4中，通过一支路将往复脉动源2接入船舶设备。脉动消除器3设置在往复脉动源2之前。

下面对图4所示的换热系统的工作过程进行介绍：非循环换热液储蓄箱6中的非循环换热液通过泵62抽吸至换热管路中，经脉动消除器3到达船舶设备1的入口。在船舶设备1入口处的支路上，通过往复脉动源2的抽吸使得恒定的非循环换热液周期性脉动，流入船舶设备1。在船舶设备1中低温的非循环换热液和高温的船舶设备1进行热量交换。热量交换完之后的高温的非循环换热液由非循环换热液排出口7排出。

在具体实现过程中，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际选择上述四种方式中的任意一种，也可以选择其他方式，本发明不做具体限制。

另外，如图1-图4所示，在具体实现过程中，可以按照需要在船舶设备的换热系统的多个位置设置阀门、温度传感器、流量计和压力传感器等，进而对系统进行控制和监测。具体如何设置，本发明就不详细一一赘述了。

由上述描述可以看出，将往复脉动源设置在连接船舶设备的换热管路中，为换热管路中的换热液提供脉动动力，使换热液往复脉动。一方面，往复脉动的换热液会产生纵向运动的动量和横向运动的动量，纵向运动的动量不断冲击热边界层，横向运动的动量又不断使热边界层恢复重组，始终处于不稳定状态，因此增大了换热液的传热系数，故而提高了换热性能。另一方面，由于往复脉动源向换热液中输入脉动动力，增强了换热液的空化现象。空化气泡伴随换热液流动并最终破裂。气泡破裂会造成局部较大的冲击力，进一步增强对热边界层冲击，提高流体湍流度，所以更进一步提高了换热性能。

更进一步，空化气泡在换热管路以及换热系统中的各个设备内破裂，对管路壁面和设备壁面的冲击力破坏垢渍附着，所以本发明可以抑制船舶设备的结垢速率。

通过上述提高换热性能和抑制结垢速度的技术效果，就延长了船舶设备的使用寿命，同时降低了维护船舶设备的成本。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。