管殼式船用海水冷凝器

一、管殼式船用海水冷凝器核心結構組成

• 殼體（Shell）：內部容納管束，海水在殼側流動。

• 管束（Tube Bundle）：由多根鈦管或銅管組成，被冷卻介質（如蒸汽）在管內流動。

• 管板（Tube Sheet）：固定管束兩端，分隔殼側與管側流體。

• 折流板（Baffle Plate）：引導海水流動方向，增強湍流程度，提高換熱效率。

• 進出口接管：分別用于海水和被冷卻介質的流入與流出。

二、管殼式船用海水冷凝器工作原理詳解

1. 介質流向與熱交換過程

• 管側（被冷卻介質）：
  高溫介質（如柴油機排出的蒸汽、透平機的乏汽或高溫潤滑油）從管側入口進入，流經管束內部。由于管束材料（如鈦）具有良好的導熱性，高溫介質的熱量通過管壁傳遞至殼側。

• 殼側（海水）：
  低溫海水從殼側入口進入，在折流板的引導下呈 “S" 形橫向沖刷管束外壁。海水吸收管壁傳遞的熱量后溫度升高，最終從殼側出口排出；而管內的高溫介質因熱量被帶走而冷卻，從管側出口流出。

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2. 熱交換的關鍵機制

• 對流換熱：海水在殼側流動時與管壁外表面接觸，通過對流帶走熱量；被冷卻介質在管內流動時與管壁內表面進行對流換熱。

• 導熱：熱量通過管壁材料從內側傳遞至外側，管壁的厚度和材質（如鈦的高導熱性）直接影響導熱效率。

• 逆向流動設計：海水與被冷卻介質通常采用逆流布置（即兩者流動方向相反）， 溫差驅動力，提高換熱效率（逆流時平均溫差大于順流）。

三、船用場景的特殊設計考量

1. 耐海水腐蝕：
   海水含鹽量高、腐蝕性強，因此管束材料多選用鈦合金（耐蝕性優(yōu)異）或銅鎳合金（如 Cu-Ni 90/10），殼體內部可能涂覆防腐涂層。

2. 抗生物附著：
   海水中的微生物、貝類等易在管壁附著形成污垢，降低換熱效率。因此常配備電解防污裝置（通過電解海水產生次氯酸鈉殺滅微生物）或機械清洗裝置（如海綿球清洗系統(tǒng)）。

3. 適應船舶振動：
   船舶運行時的振動可能導致管束疲勞損壞，因此折流板與管束的固定方式需加強（如采用焊接或脹接），并優(yōu)化支撐結構。

4. 緊湊化設計：
   船舶空間有限，冷凝器需在有限體積內實現高效換熱，因此常采用小直徑管束和密集排列（如三角形排列），并通過折流板間距控制流速。