本發(fā)明涉及一種船舶氣泡減阻系統(tǒng)，特別是一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，屬于船舶設(shè)計(jì)制造技術(shù)和節(jié)能領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著國際社會對環(huán)境和能源問題的關(guān)注，船舶運(yùn)輸行業(yè)越來越注重節(jié)能減排。氣泡減阻系統(tǒng)可以把船與水通過空氣進(jìn)行隔離，減少船舶阻力，是降低燃料消耗的新型節(jié)能技術(shù)。

2、氣泡減阻系統(tǒng)中氣泡的特性直接關(guān)系著船舶的減阻效果，而氣泡的產(chǎn)生和大小則受溫度和氣流速度等因素的影響。為氣泡提供有利的發(fā)生環(huán)境有利于提高氣泡減阻系統(tǒng)的節(jié)能效率。

3、氣泡減阻系統(tǒng)往往采用額外的空氣壓縮機(jī)作為氣源，增加了能源消耗，船舶在運(yùn)行過程中需要設(shè)置冷源和熱源來提供供熱和制冷的功能，部分船舶產(chǎn)生的廢氣廢熱來不及利用就被排出，造成了能源浪費(fèi)，因此有必要研究提高冷熱源的換熱效率和能量二次利用的方法，提高船舶的經(jīng)濟(jì)性。

4、渦流管結(jié)構(gòu)簡單，作為一種能量分離裝置，能將高壓氣體分成一冷一熱兩股氣流，實(shí)現(xiàn)制冷、制熱的特性有極廣的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5、為了有效的利用船舶本身的冷熱源，降低船舶運(yùn)行能耗，提高氣泡減阻系統(tǒng)的效率，有必要開發(fā)一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，該系統(tǒng)不僅可以利用渦流管分流冷熱氣體進(jìn)行分別利用，還可以利用船舶的廢氣作為氣體來源進(jìn)行二次利用，同時為氣泡發(fā)生器營造有利的生產(chǎn)環(huán)境，有效降低運(yùn)動船舶的阻力，減少尾氣排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，包括接收氣源子系統(tǒng)、渦流管子系統(tǒng)、供氣子系統(tǒng)、輔助氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)和監(jiān)測控制子系統(tǒng)，

3、所述接收氣源子系統(tǒng)包括空氣壓縮分系統(tǒng)和廢氣回收分系統(tǒng)，用于為渦流管提供充足的高壓氣源；

4、所述渦流管子系統(tǒng)包括渦流管裝置、文丘里管裝置和控制閥，渦流管裝置用于對提供的高壓氣源進(jìn)行分流，產(chǎn)生熱流氣體和冷流氣體；文丘里管通過回流冷流氣體進(jìn)行調(diào)整提高渦流管冷熱流體的換熱效率；控制閥用于控制冷流氣體回流流量以及冷熱流混合溫度；

5、所述供氣子系統(tǒng)包括供氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)、供熱氣子系統(tǒng)、供冷氣子系統(tǒng)和供混合氣子系統(tǒng)，用于為氣泡減阻系統(tǒng)的氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)提供源源不斷的氣源以及對船舶冷量和熱量的需求提供利用渦流管分流后的冷熱流體；

6、所述輔助氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)由多個空氣潤滑單元組成，用于接收供氣泡子系統(tǒng)提供的合適溫度的氣體，并在船舶行駛過程中產(chǎn)生氣泡，減少船舶與水的阻力，同時監(jiān)測氣泡產(chǎn)生的密度及大小，并反饋供氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和溫度，以達(dá)到最佳減阻效果；

7、所述監(jiān)測控制子系統(tǒng)，用于監(jiān)測氣泡減阻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)船舶的運(yùn)行工況，結(jié)合環(huán)境和廢氣排放因素，控制空氣壓縮機(jī)的和各子系統(tǒng)的啟停，利用氣源和冷熱源，減少燃料消耗，調(diào)整氣泡發(fā)生子系統(tǒng)的參數(shù)，控制氣流溫度、氣泡大小和氣流速度參數(shù)，創(chuàng)造最佳氣泡生成環(huán)境，保持氣泡減阻系統(tǒng)擁有最佳的減阻效果。

8、進(jìn)一步，所述空氣壓縮分系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣嘴，用于船舶沒有廢氣利用或者氣源不足時通過周圍空氣進(jìn)行壓縮，為渦流管子系統(tǒng)提供高壓氣源。

9、進(jìn)一步，所述廢氣回收分系統(tǒng)采用廢氣處理裝置，包括凈化器、過濾器和干燥器，用于廢氣的凈化和干燥，通過過濾、清洗和吸附來降低廢氣中的污染物，消除廢氣中的煙塵顆粒對空氣壓縮機(jī)和氣泡產(chǎn)生器的影響，使廢氣成為能滿足渦流管子系統(tǒng)要求的氣源供給；

10、進(jìn)一步，所述廢氣處理裝置根據(jù)不同類型的廢氣進(jìn)行配置；所述廢氣處理裝置與空氣壓縮機(jī)之間設(shè)有閘組，閘組開度可調(diào)，并通過監(jiān)測控制子系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。

11、進(jìn)一步，所述供氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)包括緩沖罐、供氣管路、管路附件和壓力調(diào)節(jié)閥，通過供氣管路對氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)提供高壓氣體，同時利用緩沖罐進(jìn)行儲存和調(diào)節(jié)供氣溫度，壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)供氣壓力，共同營造合適的氣泡產(chǎn)生條件，提高氣泡減阻系統(tǒng)的性能。

12、進(jìn)一步，所述供熱氣子系統(tǒng)包括熱流管路、熱流交換管路、過濾器、熱流儲氣罐、熱流交換器，用于將渦流管的熱端產(chǎn)生的熱流氣體通過過濾器過濾后利用儲氣罐進(jìn)行儲存，并利用熱交換器提供熱量輸出。

13、進(jìn)一步，所述供冷氣子系統(tǒng)包括冷流管路、冷流交換管路、過濾器、冷流儲氣罐、熱流交換器，用于將渦流管的冷端產(chǎn)生的冷流氣體通過過濾器過濾后利用儲氣罐進(jìn)行儲存，并利用熱交換器提供冷量輸出。

14、進(jìn)一步，所述供混合氣子系統(tǒng)包括混合管路、混合氣罐和管路附件，混合氣子系統(tǒng)通過混合氣管對冷流熱流氣體進(jìn)行混合和存儲，調(diào)整至一定的溫度和壓力后供給氣泡產(chǎn)生系統(tǒng)、加熱燃油或預(yù)熱設(shè)備。

15、進(jìn)一步，所述管路附件包括控制閥、流量計(jì)和壓力表。

16、進(jìn)一步，所述空氣潤滑單元布置在首部船底位置，以獲得最大船底氣泡覆蓋面積，保持氣泡層，達(dá)到最大減阻效果。

17、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

18、本發(fā)明的氣泡減阻系統(tǒng)利用渦流管裝置將壓縮后的高壓氣分流成冷熱流，既能提供冷熱量輸出，又能適配出最適合氣泡產(chǎn)生的條件，大大增加了氣泡減阻系統(tǒng)的效率。同時，該系統(tǒng)除了常規(guī)的空氣壓縮外，還可以利用船舶排放的廢氣，轉(zhuǎn)化為有用的氣源，有效的減少廢氣排放對環(huán)境的影響，提高了船舶的緊急性能。與常規(guī)氣氣泡減阻系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以直接利用船舶現(xiàn)有壓縮空氣，產(chǎn)生具有多種用途的冷熱源，大大降低了額外的能源消耗，具有很高的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的氣泡減阻系統(tǒng)適用于各類船舶，其環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)越性，可在整個船舶行業(yè)進(jìn)行廣泛推廣和應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：包括接收氣源子系統(tǒng)、渦流管子系統(tǒng)、供氣子系統(tǒng)、輔助氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)和監(jiān)測控制子系統(tǒng)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述空氣壓縮分系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣嘴，用于船舶沒有廢氣利用或者氣源不足時通過周圍空氣進(jìn)行壓縮，為渦流管子系統(tǒng)提供高壓氣源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述廢氣回收分系統(tǒng)采用廢氣處理裝置，包括凈化器、過濾器和干燥器，用于廢氣的凈化和干燥，通過過濾、清洗和吸附來降低廢氣中的污染物，消除廢氣中的煙塵顆粒對空氣壓縮機(jī)和氣泡產(chǎn)生器的影響，使廢氣成為能滿足渦流管子系統(tǒng)要求的氣源供給。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述廢氣處理裝置根據(jù)不同類型的廢氣進(jìn)行配置；所述廢氣處理裝置與空氣壓縮機(jī)之間設(shè)有閘組，閘組開度可調(diào)，并通過監(jiān)測控制子系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述供氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)包括緩沖罐、供氣管路、管路附件和壓力調(diào)節(jié)閥，通過供氣管路對氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)提供高壓氣體，同時利用緩沖罐進(jìn)行儲存和調(diào)節(jié)供氣溫度，壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)供氣壓力，共同營造合適的氣泡產(chǎn)生條件，提高氣泡減阻系統(tǒng)的性能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述供熱氣子系統(tǒng)包括熱流管路、熱流交換管路、過濾器、熱流儲氣罐、熱流交換器，用于將渦流管的熱端產(chǎn)生的熱流氣體通過過濾器過濾后利用儲氣罐進(jìn)行儲存，并利用熱交換器提供熱量輸出。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述供冷氣子系統(tǒng)包括冷流管路、冷流交換管路、過濾器、冷流儲氣罐、熱流交換器，用于將渦流管的冷端產(chǎn)生的冷流氣體通過過濾器過濾后利用儲氣罐進(jìn)行儲存，并利用熱交換器提供冷量輸出。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述供混合氣子系統(tǒng)包括混合管路、混合氣罐和管路附件，混合氣子系統(tǒng)通過混合氣管對冷流熱流氣體進(jìn)行混合和存儲，調(diào)整至一定的溫度和壓力后供給氣泡產(chǎn)生系統(tǒng)、加熱燃油或預(yù)熱設(shè)備。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述管路附件包括控制閥、流量計(jì)和壓力表。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，其特征在于：所述空氣潤滑單元布置在首部船底位置，以獲得最大船底氣泡覆蓋面積，保持氣泡層，達(dá)到最大減阻效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于船舶氣泡減阻系統(tǒng)節(jié)能的渦流管裝置，包括：接收氣源子系統(tǒng)用于為渦流管提供充足的高壓氣源；渦流管子系統(tǒng)中的渦流管裝置用于對提供的高壓氣源進(jìn)行分流，產(chǎn)生熱流氣體和冷流氣體；文丘里管用于提高渦流管冷熱流體的換熱效率；控制閥用于控制冷流氣體回流流量及冷熱流混合溫度；供氣子系統(tǒng)用于為氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)提供氣源以及對船舶冷量和熱量的需求提供利用渦流管分流后的冷熱流體；輔助氣泡產(chǎn)生子系統(tǒng)用于接收供氣泡子系統(tǒng)提供的合適溫度的氣體，并在船舶行駛過程中產(chǎn)生氣泡，減少船舶與水的阻力；監(jiān)測控制子系統(tǒng)用于監(jiān)測氣泡減阻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，創(chuàng)造最佳氣泡生成環(huán)境，保持氣泡減阻系統(tǒng)擁有最佳的減阻效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李鵬程,馮樹才,胡智方,高偉,楊帆,段玉龍,秦俊,董越
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船舶集團(tuán)有限公司第七○八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12