管殼式船用海水冷凝器是船舶動(dòng)力系統(tǒng)中重要的熱交換設(shè)備，主要用于冷卻高溫介質(zhì)（如蒸汽、潤(rùn)滑油等），其工作原理基于間壁式熱交換，通過海水與被冷卻介質(zhì)在管道內(nèi)外的逆向流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。

 

一、管殼式船用海水冷凝器核心結(jié)構(gòu)組成

• 殼體（Shell）：內(nèi)部容納管束，海水在殼側(cè)流動(dòng)。

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

• 管板（Tube Sheet）：固定管束兩端，分隔殼側(cè)與管側(cè)流體。

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

• 進(jìn)出口接管：分別用于海水和被冷卻介質(zhì)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(zhì)流向與熱交換過程

• 管側(cè)（被冷卻介質(zhì)）：
  高溫介質(zhì)（如柴油機(jī)排出的蒸汽、透平機(jī)的乏汽或高溫潤(rùn)滑油）從管側(cè)入口進(jìn)入，流經(jīng)管束內(nèi)部。由于管束材料（如鈦）具有良好的導(dǎo)熱性，高溫介質(zhì)的熱量通過管壁傳遞至殼側(cè)。

• 殼側(cè)（海水）：
  低溫海水從殼側(cè)入口進(jìn)入，在折流板的引導(dǎo)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(cè)出口排出；而管內(nèi)的高溫介質(zhì)因熱量被帶走而冷卻，從管側(cè)出口流出。

• 

• 

• 

2. 熱交換的關(guān)鍵機(jī)制

• 對(duì)流換熱：海水在殼側(cè)流動(dòng)時(shí)與管壁外表面接觸，通過對(duì)流帶走熱量；被冷卻介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)與管壁內(nèi)表面進(jìn)行對(duì)流換熱。

• 導(dǎo)熱：熱量通過管壁材料從內(nèi)側(cè)傳遞至外側(cè)，管壁的厚度和材質(zhì)（如鈦的高導(dǎo)熱性）直接影響導(dǎo)熱效率。

• 逆向流動(dòng)設(shè)計(jì)：海水與被冷卻介質(zhì)通常采用逆流布置（即兩者流動(dòng)方向相反）， 溫差驅(qū)動(dòng)力，提高換熱效率（逆流時(shí)平均溫差大于順流）。

三、船用場(chǎng)景的特殊設(shè)計(jì)考量

1. 耐海水腐蝕：
   海水含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)，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(nèi)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(chǎn)生次氯酸鈉殺滅微生物）或機(jī)械清洗裝置（如海綿球清洗系統(tǒng)）。

3. 適應(yīng)船舶振動(dòng)：
   船舶運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)可能導(dǎo)致管束疲勞損壞，因此折流板與管束的固定方式需加強(qiáng)（如采用焊接或脹接），并優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)。

4. 緊湊化設(shè)計(jì)：
   船舶空間有限，冷凝器需在有限體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)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。