[發(fā)明專利]基于定溫?fù)交煜到y(tǒng)的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910769247.2
• 申請(qǐng)日: 2019-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110332826B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張智博;林楓;李貝貝;張曉云;馬正軍;劉文文;何彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0三研究所
• 主分類號(hào): F28C3/04
• 分類號(hào): F28C3/04;F28F27/02;G01M15/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

基于定溫?fù)交煜到y(tǒng)的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器，涉及燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有海水換熱器的冷卻能力隨海水量和海水溫度波動(dòng)變化，溫度不固定，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)在標(biāo)準(zhǔn)海洋環(huán)境下真實(shí)的船用燃?xì)廨啓C(jī)性能，在對(duì)比時(shí)影響比較的準(zhǔn)確性和客觀公正性的問(wèn)題。定溫?fù)交煜到y(tǒng)的輸出端上設(shè)有一號(hào)溫度傳感器，并與海水轉(zhuǎn)熱器的輸入口固定連接，海水轉(zhuǎn)熱器的輸入口設(shè)有球閥，定溫?fù)交煜到y(tǒng)的循環(huán)輸出端上設(shè)有二號(hào)溫度傳感器，并與海水轉(zhuǎn)熱器的輸出口固定連接，海水轉(zhuǎn)熱器輸出口上設(shè)有球閥，定溫?fù)交煜到y(tǒng)的一個(gè)輸入端與熱水管連接，定溫?fù)交煜到y(tǒng)的另一個(gè)輸入端與冷凝水管連接。本發(fā)明適用于間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器領(lǐng)域，具體涉及基于定溫?fù)交煜到y(tǒng)的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)是一種典型的常規(guī)燃料動(dòng)力裝置，它具有體積小、功率大、重量輕和啟動(dòng)快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航空、電力、艦船和天然氣輸送等工業(yè)核心領(lǐng)域中。間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)在簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上通過(guò)增加中間冷卻器，優(yōu)化了熱力循環(huán)方式，可降低空氣進(jìn)入高壓壓氣機(jī)的溫度，降低高壓壓氣機(jī)耗功，是以最小的改動(dòng)、最簡(jiǎn)潔的技術(shù)途徑提高功率，快速獲得一型大功率燃?xì)廨啓C(jī)的最佳手段。海水換熱器是間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)外循環(huán)換熱系統(tǒng)的核心部件，其作用為使用低溫海水帶走內(nèi)循環(huán)中高溫淡水的熱量，最終起到降低低壓壓氣機(jī)后空氣溫度的作用。一般情況時(shí)，對(duì)海水換熱器入口溫度沒(méi)有特殊要求。但是，對(duì)于船用燃?xì)廨啓C(jī)，在研制階段，需要將入口溫度控制在定值，如我國(guó)海軍條件規(guī)定的27℃或美國(guó)海軍條件規(guī)定的32℃，以更好的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)海洋環(huán)境下真實(shí)的船用燃?xì)廨啓C(jī)性能。因此，有必要為間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器設(shè)計(jì)專門(mén)的定溫?fù)交煜到y(tǒng)。

對(duì)間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：一是間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)的型號(hào)研制，如美國(guó)海軍指定Rollse-Royce公司、AlliedSignal公司和CAE電子公司共同開(kāi)發(fā)了WR-21型燃機(jī)；歐盟多國(guó)在第6框架下研制了新概念高壓比間冷航空發(fā)動(dòng)機(jī)； GE公司聯(lián)合瑞典沃爾沃航發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)公司、意大利Avion公司、日本三井住友公司研制了間冷式重型燃?xì)廨啓C(jī)LMS-100等。二是間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)性能優(yōu)化分析研究，如 R.C.Wilcock等人論證了提高渦輪進(jìn)口溫度對(duì)間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響；劉順隆等人對(duì)ICR循環(huán)總體與系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究并用高階偏差法計(jì)算分析了ICR燃?xì)廨啓C(jī)的變工況性能等。三是間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)或關(guān)鍵部件的仿真技術(shù)研究，如駱平平采用容積慣性法在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上建立了間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)仿真模型；王建請(qǐng)采用面向?qū)ο竽K化建模的方法，建立了間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)仿真模型，并對(duì)比分析了不同間冷度情況下的運(yùn)行特性；文超柱等人開(kāi)發(fā)除了間冷器設(shè)計(jì)程序，可設(shè)計(jì)并分析間冷器多個(gè)截面的溫度、壓力、速度、局部傳熱系數(shù)等參數(shù)的分布和變化趨勢(shì)；黃育先基于Easy5仿真平臺(tái)建立了簡(jiǎn)單循環(huán)和間冷回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的仿真模型，分別對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)特性分析，并將兩種循環(huán)方式下進(jìn)行了比較，最后對(duì)間冷回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性的研究，并初步對(duì)不同循環(huán)方式下的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了控制策略方面的探索。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者和企事業(yè)單位已開(kāi)展了大量研究，但從公開(kāi)資料中看，尚無(wú)針對(duì)海水換熱器的定溫?fù)交煜到y(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

目前間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器普遍存在的問(wèn)題是：冷卻能力隨海水量和海水溫度波動(dòng)變化，海水換熱器入口溫度不固定，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)在標(biāo)準(zhǔn)海洋環(huán)境下真實(shí)的船用燃?xì)廨啓C(jī)性能。在不同型號(hào)的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行關(guān)鍵性能比較時(shí)，由于所處海洋環(huán)境溫度不同，只能通過(guò)性能折算方法進(jìn)行比對(duì)計(jì)算。但對(duì)于間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，性能折算方法尚不成熟，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成性能比較時(shí)的不確定因素過(guò)多，影響比較的準(zhǔn)確性和客觀公正性。

綜上所述，現(xiàn)有的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)海水換熱器的冷卻能力隨海水量和海水溫度波動(dòng)變化，海水換熱器入口溫度不固定，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)在標(biāo)準(zhǔn)海洋環(huán)境下真實(shí)的船用燃?xì)廨啓C(jī)性能，只能利用現(xiàn)有的性能折換算法對(duì)不同型號(hào)的間冷循環(huán)船用燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行關(guān)鍵性能的對(duì)比計(jì)算，計(jì)算出的結(jié)果沒(méi)有統(tǒng)一得標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，影響比較的準(zhǔn)確性和客觀公正性。

發(fā)明內(nèi)容