專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，屬于節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前車用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料燃燒產(chǎn)生的熱能只有一小部份被轉(zhuǎn)換為有用功輸出，還有近三分之二的熱能被發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣、冷卻系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)本體的對(duì)流和輻射散熱白白消耗掉。如果這部份浪費(fèi)的能量能得到有效利用，一方面可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的總熱效率，節(jié)省能源消耗量，另一方面，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)做功時(shí)向環(huán)境的散熱，改善環(huán)境質(zhì)量，減緩全球變暖的趨勢(shì)。目前利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢棄的余熱的方法主要有利用余熱取暖，利用廢氣高溫的溫差發(fā)電，利用余熱的吸附式熱泵制冷和利用余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電或輸出有用功。利用余熱取暖在冬季可以較好的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，但在其它季節(jié)不需要取暖時(shí)無(wú)法充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱。利用溫差發(fā)電技術(shù)受到轉(zhuǎn)換效率低的限制，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的應(yīng)用。利用吸附式熱泵制冷裝置往往體積太大，效率不高，也不適合車用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用。利用有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱回收技術(shù)在當(dāng)前效率是最高的，采用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)目前還在研究階段，蒸發(fā)器是有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱回收的關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)計(jì)滿足車輛使用要求的蒸發(fā)器難度很大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、換熱面積大、排氣阻力小、可靠性高、安裝和維修方便的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其包括殼體1、排氣進(jìn)口 2、排氣出口 7、有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口6、有機(jī)工質(zhì)出口 5、換熱管8、圓翅片9、左固定管板3、右固定管板11、左管箱4、右管箱10，其特征在于排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7分別與殼體I上端面和下端面相連，水平布置的換熱管8上套有圓形橫翅片9并通過(guò)左固定管板3、右固定管板11與殼體I相連，在換熱管外，左固定管板3、右固定管板11和殼體I組成的空間內(nèi)流動(dòng)的是高溫排氣，左管箱4和右管箱10是由殼體I分別與左固定管板3和右固定管板11組成的兩個(gè)密閉的空間，其內(nèi)沒(méi)有高溫廢氣流動(dòng)，在換熱管8內(nèi)流動(dòng)的是高壓的有機(jī)工質(zhì)，有機(jī)工質(zhì)的進(jìn)口 6和出口 5與左管箱4相連，組成總體趨勢(shì)為逆流型的交叉流布置。所述的換熱管8采用單管程的設(shè)計(jì)，換熱管束采用正三角形的叉排布置型式，換熱管8上套的圓形橫翅9為高翅片。所述的排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7通過(guò)法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相連，有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口6和有機(jī)工質(zhì)出口 5通過(guò)法蘭與有機(jī)朗肯循環(huán)的管路相連。所述的排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7分別采用錐形漸擴(kuò)管。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是[0010]1、采用管翅式的換熱管束，一方面可以耐受發(fā)動(dòng)機(jī)排氣與有機(jī)工質(zhì)之間換熱時(shí)高溫高壓的工作條件，另一方面具有很大的換熱面積，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等低對(duì)流換熱系數(shù)的氣體傳熱，可以使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加緊湊，非常有利于車輛上使用。2、采用叉排高橫翅片管束布置，一方面有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)排氣時(shí)的湍流強(qiáng)度，提聞了聞溫排氣的對(duì)流換熱系數(shù)，另一方面能減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的阻力，有利于提聞發(fā)動(dòng)機(jī)的凈輸出功率。3、換熱管束采用單管程的水平布置型式，并布置成總體趨勢(shì)成逆流型的交叉流，有利于有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)氣化時(shí)的流動(dòng)和傳熱，使得蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步緊湊化。4、蒸發(fā)器的殼側(cè)和管側(cè)與外部管路的連接采用法蘭連接，有利于安裝和以后的清洗和維修。本實(shí)用新型可應(yīng)用于各種車用發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的A — A剖視示意圖。圖中1_殼體；2—排氣進(jìn)口 ；3—左固定管板；4一左管箱；5—有機(jī)工質(zhì)出口 ；6—有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口 —排氣出口 ；8—換熱管；9一圓翅片；10—右管箱；11 一右固定管板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其包括殼體1、排氣進(jìn)口 2、排氣出口 7、有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口 6、有機(jī)工質(zhì)出口 5、換熱管8、圓翅片9、左固定管板3、右固定管板11、左管箱4、右管箱10。排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7分別與殼體I上端面和下端面相連，水平布置的換熱管8上套有圓形橫翅片9并通過(guò)左固定管板3、右固定管板11與殼體I相連。在換熱管外，左固定管板3、右固定管板11和殼體I組成的空間內(nèi)流動(dòng)的是高溫排氣；左管箱4和右管箱10是由殼體I分別與左固定管板3和右固定管板11組成的兩個(gè)密閉的空間，其內(nèi)沒(méi)有高溫廢氣流動(dòng)；在換熱管8內(nèi)流動(dòng)的是高壓的有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)的進(jìn)口 6和出口 5與左管箱4相連，組成總體趨勢(shì)為逆流型的交叉流布置。換熱管8采用單管程的設(shè)計(jì)，換熱管束采用正三角形的叉排布置型式，換熱管8上套的圓形橫翅9為高翅片。排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7通過(guò)法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相連，有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口 6和有機(jī)工質(zhì)出口 5通過(guò)法蘭與有機(jī)朗肯循環(huán)的管路相連。排氣進(jìn)口 2和排氣出口 7分別采用錐形漸擴(kuò)管。本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程如下在車用發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作以后，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫排氣從排氣管的上游經(jīng)排氣進(jìn)口2流入蒸發(fā)器并加熱換熱管8，之后低溫的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)排氣出口 7進(jìn)入排氣管的下游，并最終排放到大氣環(huán)境中。與此同時(shí)，有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)泵起動(dòng)，經(jīng)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口 6向換熱管8輸送低溫液態(tài)的高壓有機(jī)工質(zhì)，在有機(jī)工質(zhì)流經(jīng)換熱管8的過(guò)程中，逐漸吸收來(lái)自管外高溫排氣的熱量，并變成飽和液體，接著進(jìn)而蒸發(fā)氣化生成飽和氣體，高溫高壓的有機(jī)工質(zhì)飽和氣體經(jīng)有機(jī)工質(zhì)出口 5通過(guò)管道輸出給有機(jī)朗肯循環(huán)的膨脹機(jī)，在膨脹機(jī)中膨脹輸出有用功后變成低壓的過(guò)熱氣體，經(jīng)冷凝器冷凝成低溫的飽和液體后，再重新輸送給工質(zhì)泵進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其包括殼體(I)、排氣進(jìn)口(2)、排氣出口(7)、有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口(6)、有機(jī)工質(zhì)出口(5)、換熱管(8)、圓翅片(9)、左固定管板(3)、右固定管板(11)、左管箱(4)、右管箱(10)，其特征在于排氣進(jìn)口⑵和排氣出口(7)分別與殼體(I)上端面和下端面相連，水平布置的換熱管(8)上套有圓形橫翅片(9)并通過(guò)左固定管板(3)、右固定管板(11)與殼體(I)相連，在換熱管外，左固定管板(3)、右固定管板(11)和殼體(I)組成的空間內(nèi)流動(dòng)的是高溫排氣，左管箱(4)和右管箱(10)是由殼體(I)分別與左固定管板(3)和右固定管板(11)組成的兩個(gè)密閉的空間，其內(nèi)沒(méi)有高溫廢氣流動(dòng)，在換熱管(8)內(nèi)流動(dòng)的是高壓的有機(jī)工質(zhì)，有機(jī)工質(zhì)的進(jìn)口(6)和出口(5)與左管箱(4)相連，組成總體趨勢(shì)為逆流型的交叉流布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其特征在于所述的換熱管(8)采用單管程的設(shè)計(jì)，換熱管(8)構(gòu)成的換熱管束采用正三角形的叉排布置型式，換熱管(8)上套的圓形橫翅(9)為高翅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其特征在于所述的排氣進(jìn)口(2)和排氣出口(7)通過(guò)法蘭與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相連，有機(jī)工質(zhì)進(jìn)口(6)和有機(jī)工質(zhì)出口(5)通過(guò)法蘭與有機(jī)朗肯循環(huán)的管路相連；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，其特征在于所述的排氣進(jìn)口(2)和排氣出口(7)分別采用錐形漸擴(kuò)管。
專利摘要一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收用有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，屬于節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域。排氣進(jìn)口(2)和排氣出口(7)分別與殼體(1)上端面和下端面相連，水平布置的換熱管(8)上套有圓形橫翅片(9)并通過(guò)左固定管板(3)、右固定管板(11)與殼體(1)相連，在換熱管外，左固定管板(3)、右固定管板(11)和殼體(1)組成的空間內(nèi)流動(dòng)的是高溫排氣，左管箱(4)和右管箱(10)是由殼體(1)分別與左固定管板(3)和右固定管板(11)組成的兩個(gè)密閉的空間，其內(nèi)沒(méi)有高溫廢氣流動(dòng)，在換熱管(8)內(nèi)流動(dòng)的是高壓的有機(jī)工質(zhì)，有機(jī)工質(zhì)的進(jìn)口(6)和出口(5)與左管箱(4)相連，組成總體趨勢(shì)為逆流型的交叉流布置。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，非常有利于各種車用發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F28D7/00GK202853431SQ201220505478
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張紅光, 王恩華, 范伯元 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)