一种适用于极地海域的船用氨制冷系统的冷凝装置

技术领域

本发明涉及船用制冷设备领域，尤指一种适用于极地海域的船用氨制冷系统的冷凝装置。

背景技术

在制冷系统中，冷凝温度与冷却介质的温度及流量、冷凝器的形式及冷却面积等有关。冷凝温度不宜过高也不宜过低，即冷却介质的温度等必须控制在合理的范围内，当冷却水温度过低容易导致高压过低，同时引起低压偏低，可能发生低压报警；冷却水温度过低引起的冷凝温度过度容易导致系统高低压差减小，克服节流装置阻力的能力下降，最终造成系统制冷剂循环流量下降，制冷量下降，同时有些压缩机靠压差供油，可能导致供油困难。

在极地区域，海水的温度几乎常年处于0-1℃，如若直接将海水用于冷却制冷剂，容易导致制冷系统出现上述问题，同时，海水相对淡水，其腐蚀性较强，对设备的材料要求较高，特别是在氨制冷系统中，为避免设备腐蚀引起的氨泄漏造成的严重后果，氨制冷系统中的冷凝器一般多采用壳管式，管程材质采用金属钛，这种钛管的壳管式冷凝器价格昂贵，因此需要一种低成本，不容易损坏设备的冷凝装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于极地海域的船用氨制冷系统的冷凝装置，通过设有内循环系统和外循环系统，以间接冷却的方式将海水与直接冷凝冷却设备进行隔离，有效防止海水对设备的腐蚀，同时保证冷凝温度不至于过低。

本发明的另一个目的是，在防止海水对氨冷凝设备腐蚀的前提下，降低设备成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于极地海域的船用氨制冷系统的冷凝装置，包含外循环系统和内循环系统，还包含海水冷却器、氨冷凝器和油冷却器，所述外循环系统连接所述海水冷却器的海水侧，所述海水冷却器的淡水侧连接所述内循环系统，所述内循环系统还分别连接所述氨冷凝器和油冷却器，通过所述外循环系统和所述内循环系统实现所述氨冷凝器和所述油冷却器的间接换热。

所述外循环系统连接海水，所述内循环系统采用淡水循环，经过所述海水冷却器将所述内循环系统中的淡水与所述外循环系统中的海水进行换热，使所述内循环系统中的淡水能够循环使用；所述氨冷凝器用以将制冷系统中的氨气降温冷凝成液氨，再回流到制冷系统使用；所述油冷却器将制冷系统中的冷却设备的冷冻油进行降温回流使用；通过所述内循环系统实现间接冷却，有效防止海水对氨冷凝以及油冷却设备的腐蚀。

进一步地，所述外循环系统还包括过滤器和冷却水泵，海水经过海水进水管依次流经所述过滤器和所述冷却水泵后流入所述海水冷却器的海水侧，最后从所述海水冷却器流出。

所述过滤器用于过滤海水中的杂质，防止杂质堵塞管道，通过所述冷却水泵将海水抽进所述外循环系统，所述外循环系统的进水管和出水管分别与所述海水冷却器的海水侧通过法兰连接，进入所述海水冷却器的海水经过换热之后回流到大海，该过程仅有热量变化，不会因此对环境产生危害。

进一步地，所述内循环系统还包括阻尼器和循环水泵，淡水从所述海水冷却器的淡水侧流出，依次经过所述阻尼器和所述循环水泵，再分别流进所述氨冷凝器和所述油冷却器，最后回流到所述海水冷却器。

所述内循环系统中采用淡水进行换热，有效防止海水对设备的腐蚀；通过所述阻尼器气室容积的变化来平衡冷却水温差变化引起的容积差，起到平滑管路脉动的作用；所述循环水泵为所述内循环系统中的淡水提供动力，推动淡水在管道中流动。

进一步地，所述内循环系统还包括排空阀和补水阀，所述补水阀设在所述循环水泵的入水处，所述排空阀设在所述内循环系统的最低处。

所述排空阀用于排放所述内循环系统内的淡水，所述补水阀用于补充所述内循环系统内的淡水。

进一步地，所述阻尼器采用的是膜片式脉冲阻尼器，所述阻尼器分别设在所述循环水泵的入水口和出水口出，所述阻尼器还可以使用膨胀水箱代替。

进一步地，所述海水冷却器采用钛板材质的深沟槽换热器。

采用深沟槽换热器能够有效避免海水中的微小异物进入换热器造成阻塞，钛板在海水中具有很强的抗腐蚀性，因此采用钛板材质的能够有效延长所述海水冷却器的使用寿命。

进一步地，所述氨冷凝器采用SUS304不锈钢板式换热器，所述油冷却器采用壳管式换热器，管程采用碳钢材质的无缝钢管。

所述氨冷凝器和所述油冷却器分别采用不锈钢板式换热器和壳管能够大大降低设备成本，同时所述氨冷凝器和所述油冷却器不需要直接与海水进行换热，大大增加设备的使用寿命。

本发明的有益效果在于：

采用淡水间接冷却氨气以及冷冻油，同时设有所述阻尼器或所述膨胀水箱，能够稳定所述内循环系统中的气压，使所述内循环系统运行更加稳定；实用淡水间接冷却氨气和冷冻油，相对传统制冷系统的海水直接冷却，可避免海水腐蚀冷凝器而带来的制冷系统的氨泄漏，避免了制冷系统进入海水，安全性得到增强；传统的海水直接冷却的所述氨冷凝器材质必须使用金属钛，所述油冷却器的换热管必须为钛管，而钛管的价格高昂，使用间接冷却的方式，所述海水冷却器可以采用钛板材质的板式换热器或耐腐蚀铜管的壳管式换热器，所述氨冷凝器换热板为不锈钢材质，所述油冷却器的换热管为碳钢无缝钢管，总成本的投入大大降低；采用传统的直接冷却，冷却水温差过大，冷却水泵容易发生汽蚀损坏，而采用间接冷却冷却水温差控制在5-10℃，降低了水泵因汽蚀造成损坏的几率。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是本发明的另一实施流程图。

附图标号说明：1-海水冷却器；2-氨冷凝器；3-油冷却器；4-过滤器；5-冷却水泵；6-阻尼器；7-循环水泵；8-排空阀；9-补水阀；10-膨胀水箱。

具体实施方式

请参阅图1所示，为本发明所实现的一种适用于极地海域的船用氨制冷系统的冷凝装置，包含外循环系统和内循环系统，还包含海水冷却器1、氨冷凝器2和油冷却器3，所述外循环系统连接所述海水冷却器1的海水侧，所述海水冷却器1的淡水侧连接所述内循环系统，所述内循环系统还分别连接所述氨冷凝器2和油冷却器3，通过所述外循环系统和所述内循环系统实现所述氨冷凝器2和所述油冷却器3的间接换热。

所述外循环系统连接海水，所述内循环系统采用淡水循环，经过所述海水冷却器1将所述内循环系统中的淡水与所述外循环系统中的海水进行换热，使所述内循环系统中的淡水能够循环使用；所述氨冷凝器2用以将制冷系统中的氨气降温冷凝成液氨，再回流到制冷系统使用；所述油冷却器3将制冷系统中的冷却设备的冷冻油进行降温回流使用；通过所述内循环系统实现间接冷却，有效防止海水对氨冷凝以及油冷却设备的腐蚀。

所述外循环系统还包括过滤器4和冷却水泵5，海水经过海水进水管依次流经所述过滤器4和所述冷却水泵5后流入所述海水冷却器1的海水侧，最后从所述海水冷却器1流出。

所述过滤器4用于过滤海水中的杂质，防止杂质堵塞管道，通过所述冷却水泵5将海水抽进所述外循环系统，所述外循环系统的进水管和出水管分别与所述海水冷却器1的海水侧通过法兰连接，进入所述海水冷却器1的海水经过换热之后回流到大海，该过程仅有热量变化，不会因此对环境产生危害。

所述内循环系统还包括阻尼器6和循环水泵7，淡水从所述海水冷却器1的淡水侧流出，依次经过所述阻尼器6和所述循环水泵7，再分别流进所述氨冷凝器2和所述油冷却器3，最后回流到所述海水冷却器1。

所述内循环系统中采用淡水进行换热，有效防止海水对设备的腐蚀；通过所述阻尼器6气室容积的变化来平衡冷却水温差变化引起的容积差，起到平滑管路脉动的作用；所述循环水泵7为所述内循环系统中的淡水提供动力，推动淡水在管道中流动。

所述内循环系统还包括排空阀8和补水阀9，所述补水阀9设在所述循环水泵7的入水处，所述排空阀8设在所述内循环系统的最低处。

所述排空阀8用于排放所述内循环系统内的淡水，所述补水阀9用于补充所述内循环系统内的淡水，经过一段时间循环的淡水通过所述排空阀8排出，并通过所述补水阀9补充淡水。

所述阻尼器6采用的是膜片式脉冲阻尼器6，所述阻尼器6分别设在所述循环水泵7的入水口和出水口出，所述阻尼器6还可以使用膨胀水箱10代替。

如图2所示，为本发明的另一种实施方式，通过所述膨胀水箱10代替所述阻尼器6，同样能够起到调节所述内循环系统中气压稳定的作用。

所述海水冷却器1采用钛板材质的深沟槽换热器。

采用深沟槽换热器能够有效避免海水中的微小异物进入换热器造成堵塞，钛板在海水中具有很强的抗腐蚀性，因此采用钛板材质的能够有效延长所述海水冷却器1的使用寿命。

所述氨冷凝器2采用SUS304不锈钢板式换热器，所述油冷却器3采用壳管式换热器，管程采用碳钢材质的无缝钢管。

所述氨冷凝器2和所述油冷却器3分别采用不锈钢板式换热器和壳管能够大大降低设备成本，同时所述氨冷凝器2和所述油冷却器3不需要直接与海水进行换热，大大增加设备的使用寿命。

本发明的工作原理是：

所述外循环系统中，所述冷却水泵5将低温的海水经过所述过滤器4后泵入所述海水冷却器1中，进入所述海水冷却器1海水侧的海水经过与淡水侧进行换热后回流到大海，在所述内循环系统中，通过所述循环水泵7提供动力保证所述内循环系统中的淡水的循环过程，淡水在进入所述海水冷却器1中进行冷却后分别进入所述氨冷凝器2和油冷却器3，进入所述氨冷凝器2的氨气与淡水换热后冷凝为液氨回流使用，进入所述油冷却器3的冷冻油与淡水换热后回流使用，而吸收了氨气和冷冻油热量的淡水分别从所述氨冷凝器2与油冷却器3中流出并进入到所述海水冷却器1的淡水侧进行换热，所述海水冷却器1中的淡水与海水换热冷却后重新在所述内循环系统中回流准备下一个循环；在此工作过程中，通过监控海水的温度与压力，控制海水的流量，保证所述海水冷却器1中淡水进水与出水的温度在25-35℃范围内。

本发明的有益效果在于：

采用淡水间接冷却氨气以及冷冻油，同时设有所述阻尼器6或所述膨胀水箱10，能够稳定所述内循环系统中的气压，使所述内循环系统运行更加稳定；实用淡水简介冷却氨气和冷冻油，相对传统制冷系统的海水直接冷却，可避免海水腐蚀冷凝器而带来的制冷系统的氨泄漏，避免了制冷系统进入海水，安全性得到增强；传统的海水直接冷却的所述氨冷凝器2材质必须使用金属钛，所述油冷却器3的换热管必须为钛管，而钛管的价格高昂，使用间接冷却的方式，所述海水冷却器1可以采用钛板材质的板式换热器或耐腐蚀铜管的壳管式换热器，所述氨冷凝器2换热板为不锈钢材质，所述油冷却器3的换热管为碳钢无缝钢管，总成本的投入大大降低；采用传统的直接冷却，进出冷却水的温差高达20～25℃，冷却水温差过大，冷却水泵5容易发生汽蚀损坏，而采用间接冷却冷却水温差控制在5-10℃，降低了水泵因汽蚀造成损坏的几率。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。