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一种节能型 船舶 机舱 温度调节方法及装置

阅读：82发布：2023-03-09

专利汇可以提供一种节能型船舶机舱温度调节方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种节能型船舶机舱温度调节方法及装置，本发明的方法是：在船舶机舱发热设备区的相变材料吸收周围环境的热量，热量经热管传递给与水接触的机舱底部壁面；在船舶机舱上部的相变材料吸收热量经热管传递到船舶机舱外。本发明的装置主要包括金属壳体、相变材料、热管和强化传热肋片，相变材料填充在金属壳体内，金属壳体外表面有强化传热肋片，热管位于金属壳体内，热管的冷凝端伸出金属壳体外部，蒸发端埋入相变材料内。本发明采用相变材料和热管进行热传递，快速吸收并向外部释放船舶机舱内的热量，控制机舱温度在35℃以内，不消耗额外能量，减少船舶机舱内风机能耗，可以保证机械设备的高效稳定工作并改善轮机工作人员的劳动条件。，下面是一种节能型船舶机舱温度调节方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种节能型船舶机舱温度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱底部的发热设备区域内，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端与船舶机舱底部与水接触的低温区接触，相变材料吸收机舱内发热设备的热量，热量经热管传递给与水接触的机舱底部壁面，进行热传递换热；
（2）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱顶部空间，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端通过船舶机舱壁面的孔洞伸出壁面，位于船舶外部露天空间，相变材料吸收机舱内的热量，热量经热管释放到船舶机舱外部露天空间，与空气进行对流换热。
2.根据权利要求1所述的船舶机舱温度调节方法，其特征在于，所述热管的冷凝端与船舶机舱底部连接，所述连接的方式为在接触面涂导热胶的粘接方式。
3.根据权利要求2所述的船舶机舱温度调节方法，其特征在于，所述相变材料为有机物和无机物复合的相变材料，相变温度为25~35℃。
4.根据权利要求3所述的船舶机舱温度调节方法，其特征在于，所述有机物为饱和脂肪酸或直链烷烃的一种或两种以上，所述无机物为无机多孔碳材料或多孔金属；
所述无机多孔碳材料为膨胀石墨、海泡石、沸石、活性炭或碳纳米管，所述多孔金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍或泡沫银。
5.根据权利要求1~4之一所述的船舶机舱温度调节方法，其特征在于，步骤（2）中，所述热管的冷凝端的上部还装有遮挡叶片，用于遮挡热管不受外界环境影响而损坏。
6.一种节能型船舶机舱温度调节装置，其特征在于，包括金属壳体（1），相变材料（2），热管（3），强化传热肋片（4）；所述相变材料（2）填充在金属壳体（1）内，所述金属壳体（1）外表面有强化传热肋片（4），用于增强与外界空气的换热；所述热管（3）位于金属壳体（1）内，热管的冷凝端（5）伸出金属壳体（1）外部，热管的蒸发端（6）埋入相变材料（2）内。
7.根据权利要求6所述的船舶机舱温度调节装置，其特征在于，所述强化传热肋片（4）为环形肋片、条形肋片或三维肋片；所述强化传热肋片（4）与金属壳体（1）的连接方式为一次整体成型或焊接。
8.根据权利要求7所述的船舶机舱温度调节装置，其特征在于，所述热管（3）的冷凝端和蒸发端还安装强化传热肋片用于增强换热。
9.根据权利要求6~8之一所述的船舶机舱温度调节装置，其特征在于，所述金属壳体、强化传热肋片和热管的材料为铝、铝合金、铜或铜合金。

说明书全文

一种节能型船舶 机舱 温度调节方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于温度调节领域，涉及高效节能温度调节方法，具体涉及一种节能型船舶机舱温度调节方法及装置。

背景技术

[0002] 船舶机舱是船舶的动力和电力的中心区，它包括众多的机械、电气、控制设备。柴油机、辅助锅炉等机械设备正常工作期间不仅需要大量的新鲜空气，同时向周围环境放出大量热量；发电机、电动机以及电气控制设备工作中也向周围环境放出一定的热量；机舱内还有很多加热舱柜、蒸汽管路等也向舱内环境放出热量。这些热量会使舱内环境温度升高。

[0003] 机舱里的高温会使柴油机进气密度小，进气量减少，在相同喷油量下将导致燃烧质量下降，排气温度升高，排气冒黑烟，柴油机耗油率也因而上升，有时甚至会损失20%的推进效率，环境温度的升高会使柴油机的增压器喘振的可能性增大。相反地，当大气温度降低时，柴油机进气密度过高，进气量过多，会导致扫气压力、压缩压力和爆炸压力太高，使柴油机承受过大的机械负荷。因此，保持船舶机舱内的适宜的环境温度对主机的正常运行至关重要。

[0004] 近年来，随着轮机自动化程度的不断提高，机舱内各种用于监测、控制的精密仪表以及电子设备越来越多，这对机舱环境的温度、湿度等的要求更加严格，对舱内温度场的分布要求更高。船舶机舱也是轮机管理人员工作的场所，人的体温一般稳定在36.5~37℃，高温环境会损害人体的健康。因此，保持船舶机舱内适宜的环境温度，可保证机械设备的高效稳定工作和改善轮机人员的劳动条件。

[0005] 目前主要采用通风系统来解决船舶机舱的环境问题，但该方法的降温效率较低，船舶机舱内的环境温度仍然普遍偏高；为了达到更好的降温效果，就需要加大船舶机舱内的通风量，这势必会增加风机的功耗，相应增加船舶的运行成本。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种节能型船舶机舱温度调节方法及装置。

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种节能型船舶机舱温度调节方法，包括如下步骤：
（1）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱底部的发热设备区域内，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端与船舶机舱底部与水接触的低温区接触，相变材料吸收机舱内发热设备的热量，热量经热管传递给与水接触的机舱底部壁面，进行热传递换热；
（2）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱顶部空间，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端通过船舶机舱壁面的孔洞伸出壁面，位于船舶外部露天空间，相变材料吸收机舱内的热量，热量经热管释放到船舶机舱外部露天空间，与空气进行对流换热。

[0008] 本发明所述热管的冷凝端与船舶机舱底部连接，所述连接的方式为在接触面涂导热胶的粘接方式。

[0009] 本发明所述相变材料为有机物和无机物复合的相变材料，相变温度范围为25~35℃。

[0010] 本发明所述有机物为饱和脂肪酸或直链烷烃的一种或两种以上，所述无机物为无机多孔碳材料或多孔金属；所述无机多孔碳材料为膨胀石墨、海泡石、沸石、活性炭或碳纳米管，所述多孔金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍或泡沫银。

[0011] 本发明步骤（2）中，所述热管的冷凝端的上部还装有遮挡叶片，用于遮挡热管不受外界环境影响而损坏。

[0012] 本发明还提供一种节能型船舶机舱温度调节装置，包括金属壳体1，相变材料2，热管3，强化传热肋片4；相变材料2填充在金属壳体1内，金属壳体1外表面有强化传热肋片4，用于增强与外界空气的换热；热管3位于金属壳体1内，热管的冷凝端5伸出金属壳体1外部，热管的蒸发端6埋入相变材料2内。

[0013] 本发明所述强化传热肋片4为环形肋片、条形肋片或三维肋片；强化传热肋片4与金属壳体1的连接方式为一次整体成型或焊接。

[0014] 本发明所述热管的冷凝端和蒸发端还安装强化传热肋片用于增强换热。

[0015] 本发明所述金属壳体、强化传热肋片和热管的材料为铝、铝合金、铜或铜合金。

[0016] 本发明的节能型船舶机舱温度调节方法可快速吸收船舶机舱内的热量，使船舶机舱内温度控制在35℃以内，可减少船舶机舱内风机能耗、保证机械设备的高效稳定工作以及改善轮机人员的劳动条件。

[0017] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明的船舶机舱温度调节方法不需要运动部件，无任何消耗功耗，完全依靠船舶自身的条件进行自动散热，可减少船舶机舱内通风系统的风机能耗；
（2）本发明的船舶机舱温度调节方法采用导热率高和储热性能强的定型相变材料作为吸热材料，可以快速吸收船舶机舱内的大量热量，同时结合热管技术快速将热量传递给低温源，达到快速高效降温的目的。
附图说明

[0018] 图1为本发明的船舶机舱温度调节方法的过程示意图。

[0019] 图2为本发明的船舶机舱温度调节装置的示意图。

[0020] 图3为本发明实施例的示意图，其中，1为金属壳体，2为填充在金属壳体内的相变材料，3为热管，4为强化传热肋片，5为热管的冷凝端，6为热管的蒸发端，7为热管上部遮阳板，8为船舶航行水面，9为船舶机舱壳体，10为船舶载物空间，11为船舶机舱底部的发热设备区域，12为船舶机舱内部空间。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的说明，但是本发明要求保护的范围并不限于此。

[0022] 如图1所示，本发明的船舶机舱温度调节方法主要包括以下步骤：（1）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱底部的发热设备区域内，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端与船舶机舱底部与水接触的低温区接触，发热设备区的热量传递给金属壳体，然后金属壳体将热量传递给相变材料，相变材料吸收机舱内发热设备的热量后经热管传递给与水接触的机舱底部壁面，壁面又会快速将热量传递给船体外的水，进行热传递换热；
（2）将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱顶部空间，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端通过船舶机舱壁面的孔洞伸出壁面，位于船舶外部露天空间，热空气会聚集在船舶机舱上部空间，热量传递给金属壳体，然后金属壳体将热量传递给相变材料，相变材料吸收机舱内的热量后经热管释放到船舶机舱外部的露天空间，与船舶外部的空气进行自然对流换热。

[0023] 如图2所示，本发明的船舶机舱温度调节装置包括金属壳体1，相变材料2，热管3，强化传热肋片4；相变材料2填充在金属壳体1内，金属壳体1外表面有强化传热肋片4，用于增强与外界空气的换热；热管3位于金属壳体1内，热管的冷凝端5伸出金属壳体1外部，热管的蒸发端6埋入相变材料2内；热管的冷凝端5与船舶机舱底部粘接，在接触面涂有性能优良的导热胶。

[0024] 如图3所示，在船舶机舱底部的发热设备区和船舶机舱上部空间同时利用本发明的装置和方法进行温度调节。该实施方案适合大型船舶机舱温度的调节。

[0025] 采用石蜡与膨胀石墨复合的相变材料，或采用聚乙二醇与二氧化硅复合的相变材料，两种相变材料的相变温度均为25~35℃。在金属壳体外表面焊接有条形的强化传热肋片，用于增强与外界空气的换热。在位于船舶外部露天空间的热管的冷凝端5的上部还装有遮挡叶片7，用于遮挡热管不受外界环境影响而损坏。采用铝合金制金属壳体、强化传热肋片和热管。

[0026] 船舶机舱底部的发热设备区域的温度调节装置工作方式是：将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱底部的发热设备区域内，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端被粘接在船舶机舱底部，并且在接触面涂有性能优良的导热胶。发热设备区的热量传递给金属壳体，然后金属壳体将热量传递给相变材料，相变材料吸收热量后又会加热热管蒸发端的液体工质，使得工质气化后朝冷凝端移动，经热管传递给与水接触的低温区的机舱底部壁面，进行热传递换热，该壁面的温度一般在20℃左右，能较快地冷凝热管中的气体工质，将气体工质冷凝为液体，液体工质重新回到热管蒸发端继续循环工作，从而实现降温的目的。

[0027] 船舶机舱上部空间的温度调节装置工作方式是：将相变材料填充在金属壳体内，金属壳体位于船舶机舱顶部空间，金属壳体内有热管，热管的蒸发端埋入相变材料中，热管的冷凝端通过船舶机舱壁面的孔洞伸出壁面，位于船舶外部露天空间，热管的冷凝端的上部安装有铝合金遮挡叶片，用于遮挡热管不受外界环境影响而损坏。船舱内的热空气聚集在船舶机舱上部空间，热量传递给金属壳体，然后金属壳体将热量传递给相变材料，相变材料的热量会使埋在相变材料中的热管蒸发端内的液体工质吸热气化，气化的工质朝冷凝端移动，冷凝端位于船舱外部的露天空间，当露天空间的温度低于30~35℃时，热管冷凝端的气体工质与船舶外部的空气进行自然对流换热后会被冷凝成液体，液体工质又会回流到热管的蒸发端循环工作，不断将热量从相变材料中转移到外部空间。

[0028] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出的是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

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