CN105240110B - 一种船用柴油机用多段式空冷换热器 - Google Patents
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Abstract
一种船用柴油机用多段式空冷换热器,包括前固定板、后固定板、第一隔板、第三隔板、两第一侧板、两第三侧板、第一盲端盖、第三盲端盖、低温段换热器和高温段换热器;其中,前固定板固定于空冷器壳体上,两第一侧板、第一隔板与前固定板和后固定板形成低温段换热腔体,两第三侧板、第三隔板与前固定板和后固定板形成高温段换热腔体,位于同一侧的第一侧板和第三侧板由两支撑板固定连为一体,第一盲端盖和第三盲端盖连接于后固定板的外侧,低温段换热器和高温段换热器分别容纳于低温段换热腔体和高温段换热腔体内,其相互连接且分别与前固定板连接;增压空气依次通过高温段换热器和低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度。本发明结构简单,便于安装,提高了柴油机能量综合利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油机用空冷换热器,具体的说,涉及一种船用柴油机用多段式空冷换热器,属于柴油机技术领域。
背景技术
柴油机大多都采用压燃式点火方式,为了提高发动机燃烧效率,每燃烧1kg柴油都需要注入一定量的空气,为柴油机补充所需空气的最行之有效的方法就是,利用涡轮增压器压缩机为柴油机提供压缩空气。由于柴油机排出的废气的温度非常高,通过增压器的热传导会提高扫气温度,另外,空气被压缩的过程近似为等熵压缩,空气温度会升高。由于空气温度升高,相同压力下密度变小,柴油机循环进气量减少,从而会影响发动机的充气效率;此外,扫气温度高还很容易导致发动机燃烧温度过高,造成爆震等故障;同时还会增加发动机废气中的NOX的含量,造成空气污染。为了降低柴油机扫气温度,常规的船用柴油机都是采用在压缩机出口与柴油机扫气箱进口之间安装单段式空冷换热器,通过冷却水带走压缩空气的热量。此方式的不足之处在于,虽然达到了降低进机扫气温度的目的,但与此同时压缩空气的能量以热量散发形式被消耗浪费掉了,从而降低了柴油机燃料综合能量利用效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服船用柴油机常规空冷换热器的不足,提供一种船用柴油机用多段式空冷换热器,通过阶梯换热,将各段换出的热量用作热源,从而在降低扫气空气温度的同时,提高柴油机燃料的能量综合利用效率。
基于上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一种船用柴油机用多段式空冷换热器,安装于空冷器壳体中,其包括前固定板、后固定板、第一隔板、第三隔板、两第一侧板、两第三侧板、第一盲端盖、第三盲端盖、低温段换热器和高温段换热器;其中,水平的第一隔板连接于竖直的两第一侧板之间,水平的第三隔板连接于竖直的两第三侧板之间,竖直的前固定板连接于两第一侧板和两第三侧板的前端,竖直的后固定板连接于两第一侧板和两第三侧板的后端,前固定板固定连接于所述空冷器壳体上,位于同一侧的第一侧板和第三侧板由两支撑板固定连为一体,两第一侧板、第一隔板与前固定板和后固定板形成低温段换热腔体,两第三侧板、第三隔板与前固定板和后固定板形成高温段换热腔体,第一盲端盖连接于所述低温段换热腔体后部的后固定板的外侧,第三盲端盖连接于所述高温段换热腔体后部的后固定板的外侧,低温段换热器与前固定板连接且容纳于所述低温段换热腔体内,高温段换热器与前固定板连接且容纳于所述高温段换热腔体内,低温段换热器通过管道与高温段换热器连接;增压空气依次通过高温段换热腔体中的高温段换热器和低温段换热腔体中的低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度,实现增压空气的冷却。
更进一步改进,所述的低温段换热器包括第一端盖和第一管束;其中,第一端盖设有第一进出水法兰接口并且通过法兰与所述前固定板相连接,第一管束连通第一端盖的第一进出水法兰接口。
更进一步改进,所述的高温段换热器包括第三端盖和第三管束;其中,第三端盖设有第三进出水法兰接口并且通过滑动板与所述前固定板相连接,第三管束连通第三端盖的第三进出水法兰接口。
更进一步改进,所述的多段式空冷换热器还包括有第二隔板、两第二侧板、第二盲端盖和中温段换热器;其中,水平的第二隔板连接于竖直的两第二侧板之间,该第二侧板位于所述第一侧板与第三侧板之间且固定于所述支撑板上与该第一侧板和第三侧板连为一体,两第二侧板、第二隔板与前固定板和后固定板形成位于所述低温段换热腔体与高温段换热腔体之间的中温段换热腔体,第二盲端盖连接于所述中温段换热腔体后部的后固定板的外侧,中温段换热器与前固定板连接且容纳于所述中温段换热腔体内,该中温段换热器包括第二端盖和第二管束,其中,第二端盖设有第二进出水法兰接口并且通过所述滑动板与所述前固定板相连接,第二管束连通第二端盖的第二进出水法兰接口,低温段换热器通过管道依次与中温段换热器和高温段换热器连接;增压空气依次通过高温段换热器、中温段换热器和低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度。
更进一步改进,所述的前固定板与法兰之间以及前固定板与滑动板之间设有密封垫片;所述的后固定板与第一盲端盖、第二盲端盖和第三盲端盖之间分别设有密封垫片。
更进一步改进,所述的第一管束、第二管束和第三管束为翅片管。
更进一步改进,所述的多段式空冷换热器还包括有用以起吊的吊耳,该吊耳通过螺栓与所述两第一侧板、两第二侧板和两第三侧板固定。
更进一步改进,所述的多段式空冷换热器还包括有能够在所述空冷器壳体支撑导轨上滑行的滑轮机构,该滑轮机构固定在所述第一盲端盖上。
更进一步改进,所述的多段式空冷换热器的冷却介质为水或低沸点有机工质。
更进一步改进,所述的多段式空冷换热器还包括有用以防止冷却介质腐蚀管束的阳极装置,该阳极装置为锌-铝-镉合金,安装在所述第一端盖上。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、增压空气能量得到了充分利用,提高了柴油机能量综合利用效率;
2、结构简单,便于安装。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
图3是本发明实施例一的安装原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的船用柴油机多段式空冷换热器作进一步的详细阐述,但不应以此来限制本发明的保护范围。
实施例一,
请参阅图1,图示的船用柴油机多段式空冷换热器为两段式空冷换热器,安装于空冷器壳体7中(见图3),其包括前固定板32、后固定板5、第一隔板101、第三隔板103、两第一侧板91、两第三侧板93、第一盲端盖81、第三盲端盖83、低温段换热器和高温段换热器。
所述第一隔板101水平置放,连接于竖直置放的两第一侧板91之间,所述第三隔板103也水平置放,连接于竖直置放的两第三侧板93之间,该两第一侧板91和两第三侧板93为一定厚度的金属板,分别分布于所述第一隔板101和第三隔板103的两侧。位于同一侧的第一侧板91和第三侧板93用螺栓由两支撑板4固定连为一体,该支撑板4每一侧布置两块。
所述的前固定板32和所述的后固定板5均为一定厚度的方框形板件,所述前固定板32竖直置放且连接于两第一侧板91和两第三侧板93的前端,所述后固定板5同样竖直置放且连接于两第一侧板91和两第三侧板93的后端。所述的前固定板32通过若干螺栓41与所述空冷器壳体7固定相连(见图3)。
所述两第一侧板91、第一隔板101、前固定板32和后固定板5形成低温段换热腔体,所述两第三侧板93、第三隔板103、前固定板32和后固定板5形成高温段换热腔体。所述第一盲端盖81通过螺栓连接于所述低温段换热腔体后部的后固定板5的外侧,该后固定板5与第一盲端盖81之间设有密封垫片21(见图2);所述第三盲端盖83通过螺栓连接于所述高温段换热腔体后部的后固定板5的外侧,该后固定板5与第三盲端盖83之间设有密封垫片23(见图2)。
所述低温段换热器和高温段换热器均为管壳式换热器,所述低温段换热器与前固定板32连接且容纳于所述低温段换热腔体内,所述高温段换热器与前固定板32连接且容纳于所述高温段换热腔体内;低温段换热器通过管道与高温段换热器连接。增压空气依次通过高温段换热器和低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度。
所述的低温段换热器包括第一端盖51和第一管束201;其中,第一端盖51上设有第一进出水法兰接口61,该第一进出水法兰接口61与进、出冷却水管连接,并且第一端盖51通过法兰42与所述前固定板32相连接,即第一端盖51通过螺栓33与所述的法兰42相连接,法兰42通过螺栓54与所述的前固定板32相连(见图3),并且该前固定板32与法兰42之间设有密封垫片24;第一管束201容纳于低温段换热腔体内,并且连通第一端盖51的第一进出水法兰接口61。
所述的高温段换热器包括第三端盖53和第三管束203;其中,第三端盖53上设有第三进出水法兰接口63,该第三进出水法兰接口63与进、出冷却水管连接,并且第三端盖53通过滑动板12与所述前固定板32相连接,即第三端盖53通过螺栓11与所述的滑动板12相连接,滑动板12通过螺栓6与所述的前固定板32相连(见图3),并且该前固定板32与滑动板12之间设有密封垫片23;第三管束203容纳于高温段换热腔体内,并且连通第三端盖53的第三进出水法兰接口63。
所述的第一管束201和第三管束203均为翅片管。考虑到进水流量和安装方便,所述的第一端盖51、第三端盖53、第一盲端盖81和第三盲端盖83可以是带空腔的结构,也可以是不带空腔的结构。
请参阅图3,为了便于所述多段式空冷换热器在空冷器壳体7中进行安装,在所述第一盲端盖81上通过法兰螺栓71固定安装有一滑轮机构72,该滑轮机构72可以在所述空冷器壳体7的支撑导轨上滑行。
为了防止冷却介质腐蚀管束,所述的多段式空冷换热器还包括有阳极装置3,该阳极装置3为锌-铝-镉合金,安装在所述第一端盖51上。所述多段式空冷换热器的冷却介质为水或低沸点有机工质。
为了便于起吊所述多段式空冷换热器,该多段式空冷换热器的前后各有两个吊耳9,该吊耳9通过螺栓与所述两第一侧板91和两第三侧板93固定。
实施例二,
请参阅图2,图示的船用柴油机多段式空冷换热器为三段式空冷换热器,其结构与实施例一基本相同,所不同的是,增添了中温段换热器。
本实施例所述的多段式空冷换热器还包括有第二隔板102、两第二侧板92、第二盲端盖82和中温段换热器。
水平的第二隔板102连接于竖直的两第二侧板92之间,所述第二侧板92为一定厚度的金属板,位于所述第一侧板91与第三侧板93之间,并且该第二侧板92通过螺栓固定于所述支撑板4上,与该第一侧板91和第三侧板93连为一体。所述两第二侧板92、第二隔板102、前固定板32和后固定板5形成中温段换热腔体,该中温段换热腔***于所述低温段换热腔体与高温段换热腔体之间。所述第二盲端盖82连接于所述中温段换热腔体后部的后固定板5的外侧,该后固定板5与第二盲端盖82之间设有密封垫片22。所述中温段换热器为管壳式换热器,与前固定板32连接且容纳于所述中温段换热腔体内,所述低温段换热器通过管道依次与所述中温段换热器和高温段换热器连接;增压空气依次通过所述高温段换热器、中温段换热器和低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度。
所述的第二端盖52和第二盲端盖82可以是带空腔的结构,也可以是不带空腔的结构。
所述中温段换热器包括第二端盖52和第二管束202;其中,第二端盖52上设有第二进出水法兰接口62,该第二进出水法兰接口62与进、出冷却水管连接,第二端盖52通过所述滑动板12与所述前固定板32相连接,即第二端盖52通过螺栓11与所述的滑动板12相连接,滑动板12通过螺栓6与所述的前固定板32相连,并且该前固定板32与滑动板12之间设有密封垫片23;第二管束202为翅片管,容纳于中温段换热腔体内,并且连通第二端盖52的第二进出水法兰接口62。
所述吊耳9通过螺栓同时与所述两第一侧板91、两第二侧板92和两第三侧板93固定。
以下以实施例一说明本发明的工作原理,请参阅图3,图示为两段式空冷换热器于船用柴油机上的安装示意图,增压空气先通过高温段换热器,再经过低温段换热器,换热后达到扫气进气温度后,经滴水分离器8送入扫气集管。所述多段式空冷换热器带走的总热量等于扫气空气热负荷,其中,多段换热器交换出的热量可作热源使用,从而实现在降低扫气空气温度的同时,提高柴油机燃料能量综合利用效率。
凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改,都属于本发明专利申请的技术范围;本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例,也应包括其他对此发明显而易见的变换和替代方案。
Claims (10)
1.一种船用柴油机用多段式空冷换热器,安装于空冷器壳体中,其特征在于:所述多段式空冷换热器包括前固定板、后固定板、第一隔板、第三隔板、两第一侧板、两第三侧板、第一盲端盖、第三盲端盖、低温段换热器和高温段换热器;其中,水平的第一隔板连接于竖直的两第一侧板之间,水平的第三隔板连接于竖直的两第三侧板之间,竖直的前固定板连接于两第一侧板和两第三侧板的前端,竖直的后固定板连接于两第一侧板和两第三侧板的后端,前固定板固定连接于所述空冷器壳体上,位于同一侧的第一侧板和第三侧板由两支撑板固定连为一体,两第一侧板、第一隔板与前固定板和后固定板形成低温段换热腔体,两第三侧板、第三隔板与前固定板和后固定板形成高温段换热腔体,第一盲端盖连接于所述低温段换热腔体后部的后固定板的外侧,第三盲端盖连接于所述高温段换热腔体后部的后固定板的外侧,低温段换热器与前固定板连接且容纳于所述低温段换热腔体内,高温段换热器与前固定板连接且容纳于所述高温段换热腔体内,低温段换热器通过管道与高温段换热器连接;增压空气依次通过高温段换热腔体中的高温段换热器和低温段换热腔体中的低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度,实现增压空气的冷却。
2.如权利要求1所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的低温段换热器包括第一端盖和第一管束;其中,第一端盖设有第一进出水法兰接口并且通过法兰与所述前固定板相连接,第一管束连通第一端盖的第一进出水法兰接口。
3.如权利要求2所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的高温段换热器包括第三端盖和第三管束;其中,第三端盖设有第三进出水法兰接口并且通过滑动板与所述前固定板相连接,第三管束连通第三端盖的第三进出水法兰接口。
4.如权利要求3所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的多段式空冷换热器还包括有第二隔板、两第二侧板、第二盲端盖和中温段换热器;其中,水平的第二隔板连接于竖直的两第二侧板之间,该第二侧板位于所述第一侧板与第三侧板之间且固定于所述支撑板上与该第一侧板和第三侧板连为一体,两第二侧板、第二隔板与前固定板和后固定板形成位于所述低温段换热腔体与高温段换热腔体之间的中温段换热腔体,第二盲端盖连接于所述中温段换热腔体后部的后固定板的外侧,中温段换热器与前固定板连接且容纳于所述中温段换热腔体内,该中温段换热器包括第二端盖和第二管束,其中,第二端盖设有第二进出水法兰接口并且通过所述滑动板与所述前固定板相连接,第二管束连通第二端盖的第二进出水法兰接口,低温段换热器通过管道依次与中温段换热器和高温段换热器连接;增压空气依次通过高温段换热器、中温段换热器和低温段换热器,在其中换热后达到扫气进气温度。
5.如权利要求4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的前固定板与法兰之间以及前固定板与滑动板之间设有密封垫片;所述的后固定板与第一盲端盖、第二盲端盖和第三盲端盖之间分别设有密封垫片。
6.如权利要求4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的第一管束、第二管束和第三管束为翅片管。
7.如权利要求4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的多段式空冷换热器还包括有用以起吊的吊耳,该吊耳通过螺栓与所述两第一侧板、两第二侧板和两第三侧板固定。
8.如权利要求1或4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的多段式空冷换热器还包括有能够在所述空冷器壳体支撑导轨上滑行的滑轮机构,该滑轮机构固定在所述第一盲端盖上。
9.如权利要求1或4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的多段式空冷换热器的冷却介质为水或低沸点有机工质。
10.如权利要求3或4所述的船用柴油机用多段式空冷换热器,其特征在于:所述的多段式空冷换热器还包括有用以防止冷却介质腐蚀管束的阳极装置,该阳极装置为锌-铝-镉合金,安装在所述第一端盖上。
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