Система охлаждения судовой энергетической установки

 

Использование: в энергетических установках судов, работающих в условиях высокой загрязненности и в ледовых условиях. Сущность изобретения: система охлаждения, включающая главный конденсатор, соединенный паропроводом и трубопроводом удаление конденсата, приемный и отливной трубопроводы забортной воды, выведенные в забортный ящик, циркуляционный насос и клинкеты, снабжена дополнительным контуром отвода тепла в забортную воду, выполненным в виде присоединенного к паропроводу и трубопроводу удаления конденсата вспомогательного конденсатора с встроенным в него теплопоглощающим блоком совмещенным с теплопринимающей частью по крайней мере одной тепловой трубы, теплоотдающая часть которой выведена в заработный и совмещена с размещенным в нем теплоотдающим блоком. Теплопоглощающий и теплоотдающий блоки выполнены из материала с термоупругими мартенситными превращениями. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании систем охлаждения энергетических установок судов, работающих в условиях высокой загрязненности забортной воды различными включениями, например, мусором, водорослями, илом, а также судов, плавающих в ледовых условиях при наличии большого количества ледяной крошки, например, на атомных или дизель-электрических ледоколах.

Известные система охлаждения судовой энергетической установки, как правило, включают теплообменники, например, конденсаторы, охлаждаемые забортной водой, прокачиваемой через приемный и отливной патрубки циркуляционной трассы посредством циркуляционных насосов (Алямовский М.И. Промыслова А.А. Судовые конденсационные установки. Л. Судпромгиз, 1962, гл. VII).

При наличии в забортной воде различных включений они могут засасываться в систему охлаждения, нарушая или делая вообще невозможной ее нормальную работу.

Этот недостаток преодолевается путем устройства на судне специальных кингстонных или ледовых ящиков с отверстиями, закрытыми снаружи защитными решетками, исключающими попадание в циркуляционную трассу крупных посторонних включений (Эпельман Т.Е. Ипатенко А.Я. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование. Л. Судостроение. 1974, с. 235-242).

Указанная система охлаждения энергетической, например, паротурбинной установки, являющаяся ближайшим аналогом, включает в себя главный конденсатор, соединенный с паропроводом и трубопроводом удаления конденсата, приемный и отливной трубопроводы забортной воды, выведенные в забортный, например, кингстонный ящик, циркуляционный насос и клинкеты.

Прием забортной воды осуществляется в такой системе через кингстонный или ледовый ящик, оборудованные устройствами для подогрева и продувания приемных решеток или сетчатых фильтров. Однако, чем выше требования к очистке воды, тем меньшую ячейку должна иметь приемная решетка или сетка и тем быстрее она засоряется или зарастает. Указанный недостаток характерен практически для всех известных систем охлаждения с прокачиванием или самопротоком забортной воды через конденсатор.

Техническая задача обеспечение охлаждения судовой энергетической установки независимо от степени загрязненности забортной воды различными включениями.

Задача решается тем, что система охлаждения снабжена дополнительным контуром отвода тепла в забортную воду, выполненным в виде присоединенного к паропроводу и трубопроводу удаления конденсата вспомогательного конденсатора с встроенным в него теплопоглощающим блоком, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями, совмещенным с теплопринимающей частью, по крайней мере, одной тепловой трубы, теплоотдающая часть которой выведена в забортный, например, кингстонный ящик и совмещена с размещенным в нем теплоотдающим блоком, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями.

На чертеже представлена система охлаждения судовой энергетической установки, например, системы охлаждения паротурбинной установки. Система содержит главный конденсатор 1, соединенный с паропроводом 2 и трубопроводом удаления конденсата 3, приемный 4 и отливной 5 трубопроводы забортной воды, выведенные в забортный, например, кингстонный ящик 6, циркуляционный насос 7 и клинкеты 8. Система снабжена дополнительными контуром отвода тепла в забортную воду, выполненным в виде присоединенного к паропроводу и трубопроводу удаления конденсата вспомогательного конденсатора 9 с встроенным в него теплопоглащающим блоком 10, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями, совмещенным с теплопринимающей частью по крайней мере одной тепловой трубы 11, теплоотдающая часть которой выведена в заборный, например, кингстонный ящик и совмещена с размещенным в нем теплоотдающим блоком 12, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями.

Блоки из материала с термоупругими мартенситными превращениями характеризуются высокой теплоемкостью и быстродействием процессов теплопоглощения и теплоотдачи.

Эти блоки могут иметь ребра или каналы для повышения поверхности теплопередачи.

Тепловая труба имеет герметичный корпус, на внутренней поверхности которого расположен капиллярно-пористый материал фитиль, пропитанный жидкой фазой теплоносителя.

В качестве теплоносителя для тепловой трубы могут использоваться, например, щелочные металлы, позволяющие реализовать очень высокие плотности теплового потока. Теплопередача указанной трубы может быть на несколько порядков превышать теплопередачу медного стержня такого же сечения.

Включение системы охлаждения осуществляется, когда необходимо отключить контур забортной воды главного конденсатора, например, из-за высокой степени загрязнения воды за бортом судна или при его плавании в сложных ледовых условиях. Вспомогательный конденсатор 9 подключается посредством клинкетов 8 к паропроводу 2 и трубопроводу удаления конденсата 3.

Тепловая энергия посредством мартенситного блока 10, являющегося своеобразным тепловым демпфером, передается на теплопринимающую часть тепловой трубы 11. Это приводит к испарению на этом участке трубы жидкого теплоносителя, пары которого движутся по центральной части трубы к охлаждаемому участку, где они конденсируются. Жидкая фаза теплоносителя по фителю возвращается в зону испарения, поддерживая таким образом непрерывную конвективную теплопередачу по трубе.

Далее тепловая энергия из теплоотдающей части тепловой трубы передается в теплоотдающий мартенситный блок, смываемый забортной водой. Качественная циркуляция забортной воды в кингстонном ящике через имеющиеся отверстия в защитных решетках или фильтрах, возникающая за счет разности температуры воды вблизи теплоотдающего мартенситного блока и вдали от него, характеризуется безнапорным конвективным движением, а, следовательно, устраняет основную причину быстрого забивания отверстий.

Увеличение объема кингстонного ящика, необходимо для размещения в нем мартенситного теплоотводящего блока и вовлечения в процесс теплоотдачи большого количества воды, как правило, не представляет больших затруднений на существующих судах с двойным дном. Теплоотдающий блок может быть размещен также в специально отведенной для этого части двойного дна, имеющей наружные отверстия.

Параметры и характеристики системы охлаждения, включающей мартенситные блоки и тепловые трубы, могут быть определены, исходя из мощности энергетической установки и режима ее эксплуатации.

Вспомогательный контур безнасосного охлаждения для обычных судов может использоваться преимущественно на стоянках в порту и на малом ходу вблизи побережья, где загрязненность наиболее велика, поэтому его тепловая мощность может быть сравнительна невысокой. В то же время для атомных ледоколов, постоянно работающих в ледовых условиях, может потребоваться система охлаждения, включающая более крупные мартенситные блоки и большее количество тепловых труб.

В определенной мере указанное увеличение габаритов и усложнение системы охлаждения компенсируется экономией электроэнергии при выключении циркуляционных насосов забортной воды. Могут быть также снижены вибрации и шум на судне, обусловленные отключением таких виброшумовых источников, как циркуляционный насос и циркуляционная трасса. Предлагаемая система может быть использована и при необходимости осуществить ремонт циркуляционный трассы при работающей энергетической установке.

Основное достоинство предлагаемой системы охлаждения обеспечение охлаждения энергетической установки любого типа, позволяет применить ее на самых различных судах от самых малых, работающих на мелководье с повышенной степенью загрязненности окружающей воды, до самых крупных, включая атомные ледоколы, плавающие в тяжелых ледовых условиях.

Формула изобретения

Система охлаждения судовой энергетической установки, например, система охлаждения паротурбинной установки, включающая главный конденсатор, соединенный паропроводом и трубопроводом удаления конденсата, приемный и отливной трубопроводы забортной воды, выведенные в забортный, например кингстонный ящик, циркуляционный насос и клинкеты, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным контуром отвода тепла в забортную воду, выполненным в виде присоединенного к паропроводу и трубопроводу удаления конденсата вспомогательного конденсатора с встроенным в него теплопоглощающим блоком, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями, совмещенными с теплопринимающей частью по крайней мере одной тепловой трубы, теплоотдающая часть которой выведена в забортный, например, кингстонный ящик и совмещена с размещенным в нем теплоотдающим блоком, например, выполненным из материала с термоупругими мартенситными превращениями.

РИСУНКИ

Рисунок 1