一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電orc系統(tǒng)的u型熱量回收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，包括第一級高溫廢熱回收器、第二級廢熱回收器、所述兩級廢熱回收器間帶法蘭金屬連接彎管、用于與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放管以及帶法蘭金屬彎管連接的帶法蘭的波紋管。本發(fā)明采用高效緊湊汽車換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)，以及結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣易于積碳堵塞的特性，設(shè)計(jì)了具有兩級發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量吸收器的裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)高溫尾氣的熱量高效吸收和利用，避免了ORC系統(tǒng)中冷媒工質(zhì)與高溫廢氣熱量吸收造成的冷媒分解。
【專利說明】—種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及了廢熱回收利用領(lǐng)域，尤其是涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收ORC系統(tǒng)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源緊張的加劇，提高能源的利用效率變得越來越重要。節(jié)能減排成為當(dāng)前最重要的課題。而基于有機(jī)郎肯循環(huán)的ORC系統(tǒng)，對各種工業(yè)余熱或廢熱的利用，是一個(gè)很好的提升能源利用效率的技術(shù)。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)的能源利用效率比較低，一般為40%左右，其余60%的熱量以各種形式散失而排入大氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)各種形式廢熱中，以發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱比重最大。基于ORC原理的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電，目前成為發(fā)動(dòng)機(jī)研究的熱點(diǎn)問題，成為下一代提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要措施或手段。其中發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的排煙溫度高達(dá)600°C以上，近年來，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功率輸出，發(fā)動(dòng)機(jī)正向高增壓和雙級增壓雙極冷卻方向發(fā)展。同時(shí)，隨著排放法規(guī)進(jìn)一步提升，對發(fā)動(dòng)機(jī)高增壓和NOx排放要求也更高，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度更高。在ORC系統(tǒng)中，如何吸收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量成為發(fā)動(dòng)機(jī)ORC系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。比如，如何避免ORC系統(tǒng)中冷媒工質(zhì)與高溫廢氣熱量吸收造成的冷媒分解，如何在空間體積上更加緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提供一種有效的用于發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的熱量回收器。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，包括第一級高溫廢熱回收器、第二級廢熱回收器、所述兩級廢熱回收器間帶法蘭金屬彎管、用于與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放管以及帶法蘭金屬彎管連接的帶法蘭的波紋管，其特征在于:
[0006]所述的第一級高溫廢熱回收器包括由外殼、扁管及扁管內(nèi)部的傳熱翅片、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的段紊流翅片和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板所構(gòu)成的缸套水側(cè)通道以及設(shè)置在所述外殼上的缸套水進(jìn)出水管；
[0007]所述的第二級廢熱回收器包括由外殼、扁管及扁管內(nèi)部的傳熱翅片、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板所構(gòu)成的冷媒介質(zhì)通道以及冷媒進(jìn)出管。
[0008]本發(fā)明的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，采用高效緊湊汽車換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)，以及結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣易于積碳堵塞的特性，設(shè)計(jì)了具有兩級發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量吸收器的裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)高溫尾氣的熱量高效吸收和利用，避免了 ORC系統(tǒng)中冷媒工質(zhì)與高溫廢氣熱量吸收造成的冷媒分解。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在第一級和第二級回收器之間通過帶法蘭金屬彎管實(shí)現(xiàn)對第一級和第二級熱量回收器的連接。同時(shí)，用帶有法蘭的波紋管實(shí)現(xiàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排氣管以及金屬彎管的連接。波紋管用于熱脹冷縮，以減少兩級廢熱回收單元內(nèi)部的熱應(yīng)力。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，由于液態(tài)缸套水的傳熱系數(shù)大，所述第一級高溫廢熱回收器中的紊流翅片做成間斷式，由不連續(xù)的2?3段構(gòu)成。所述的紊流翅片為平直翅片或鋸齒型翅片，高度為3?5mm。
[0011]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在第一級高溫廢熱回收器中，其內(nèi)部是發(fā)動(dòng)機(jī)缸套冷卻水與高溫廢氣進(jìn)行熱交換，吸收高溫廢氣熱量，扁管內(nèi)部的傳熱翅片采用波紋翅片或平直翅片。在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)，要降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣積碳，并且易于積碳清理，其翅片間距為4 ?6mm。
[0012]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，缸套水與尾氣流向上成順流布置，進(jìn)出水管在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為進(jìn)水管，出氣端主板側(cè)為出水管，且所述的兩個(gè)水管采用下進(jìn)上出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，也防止逆流布置時(shí)在水出口側(cè)汽化成水蒸氣。
[0013]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在所述的第二級廢熱回收器中，其內(nèi)部是經(jīng)過換熱之后的廢氣和冷媒工質(zhì)的熱量交換，扁管內(nèi)部的傳熱翅片采用不間斷連續(xù)的波紋翅片或平直翅片，翅片間距為4-6mm。
[0014]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在所述的第二級廢熱回收器中，扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片為鋸齒型翅片，翅片高度為6?9mm,推薦為7.5_。相比較液態(tài)缸套水，冷媒工質(zhì)為汽液混合物或者氣態(tài)，傳熱系數(shù)低，因此紊流翅片做成非間斷式的，保證充分吸收廢氣的熱量；鋸齒翅片的高度與扁管內(nèi)部強(qiáng)化傳熱翅片高度相同。
[0015]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在二級廢熱回收器中，冷媒工質(zhì)與尾氣流向上成順流布置，冷媒工質(zhì)進(jìn)出管在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為冷媒進(jìn)口管，出氣端主板側(cè)為冷媒出口管，且采用下進(jìn)上出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，保證氣態(tài)冷媒工質(zhì)順利排出，也防止逆流布置時(shí)冷媒出口管附件冷媒溫度太高而分解。
[0016]作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，第一級高溫廢熱回收器和第二級廢熱回收器相比，扁管間距略小，保證廢氣熱量的充分利用以及防止廢氣在第二級廢熱回收器內(nèi)積炭，同時(shí)強(qiáng)化了二級廢熱吸收器冷媒側(cè)傳熱能力。
[0017]作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一級高溫廢熱回收器和第二級廢熱回收器內(nèi)的扁管排布方向相互垂直，使得廢氣能夠在回收器內(nèi)均勻的流動(dòng)，加強(qiáng)換熱。
[0018]此外，本發(fā)明采用帶有法蘭的波紋管實(shí)現(xiàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排氣管的連接，波紋管用于熱脹冷縮，以減少兩級廢熱回收單元內(nèi)部的熱應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中I處的放大圖。
[0022]圖3是圖1中II處的放大圖。
[0023]圖4是圖1中A向放大圖。
[0024]圖5是圖1中B向放大圖。
[0025]圖6是圖1中C-C向的剖視放大圖。[0026]圖7是圖1中E-E向的剖視放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]參照附圖，本發(fā)明的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，包括第一級高溫廢熱回收器12、第二級廢熱回收器10、所述兩級廢熱回收器間帶法蘭金屬彎管7、用于與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放管和帶法蘭金屬彎管7連接的帶法蘭的波紋管I。
[0028]其中，第一級高溫廢熱回收器12包括由金屬薄壁外殼3、扁管5及扁管內(nèi)部的強(qiáng)化傳熱翅片13、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的間斷不連續(xù)的2?3段紊流翅片4和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板11所構(gòu)成的缸套水側(cè)通道以及設(shè)置在所述外殼3上的缸套水進(jìn)出水管14、6。
[0029]第二級廢熱回收器10包括由金屬薄壁外殼19、扁管8及扁管內(nèi)部的強(qiáng)化傳熱翅片18、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的不間斷連續(xù)的紊流翅片9和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板15所構(gòu)成的冷媒介質(zhì)通道以及冷媒進(jìn)出管16、17。
[0030]在第一級高溫廢熱回收器12中，其內(nèi)部是發(fā)動(dòng)機(jī)缸套冷卻水與高溫廢氣進(jìn)行熱交換，吸收高溫廢氣熱量，扁管內(nèi)部的傳熱翅片13采用波紋翅片或平直翅片；在扁管與扁管之間起加強(qiáng)支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片4為平直翅片或鋸齒型翅片。由于液態(tài)缸套水的傳熱系數(shù)大，因此紊流翅片4做成間斷式的。紊流翅片4的高度，也即是扁管與扁管之間距離為3?5mm。扁管內(nèi)部強(qiáng)化傳熱的翅片13，在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)，要降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣積碳，并且易于積碳清理，其翅片間距為4?68mm，翅片類型為波紋型或平直型等非間斷類翅片。
[0031]缸套水與尾氣流向上成順流布置。進(jìn)出水管14、6在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為進(jìn)水管14，出氣端主板側(cè)為出水管6。兩個(gè)水管采用下進(jìn)上出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，也防止逆流布置時(shí)在水出口側(cè)汽化成水蒸氣。
[0032]在第二級廢熱回收器10中，其內(nèi)部是經(jīng)過換熱之后的廢氣和冷媒工質(zhì)的熱量交換，扁管8內(nèi)部的傳熱翅片18米用波紋翅片或平直翅片,翅片間距為6_8mm ;扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的翅片9為鋸齒型翅片,翅片高度為6?9mm,推薦為7.5mm。相比較液態(tài)缸套水，冷媒工質(zhì)為汽液混合物或者氣態(tài)，傳熱系數(shù)低，因此紊流翅片9做成非間斷式的，保證充分吸收廢氣的熱量；鋸齒翅片的高度與扁管內(nèi)部強(qiáng)化傳熱翅片高度相同。
[0033]在二級廢熱回收器中，冷媒工質(zhì)與尾氣流向上成順流布置，冷媒工質(zhì)進(jìn)出管16、17在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為冷媒進(jìn)口管16，出氣端主板側(cè)為冷媒出口管17，采用下進(jìn)上出。以保證氣態(tài)冷媒工質(zhì)順利排出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，保證氣態(tài)冷媒工質(zhì)順利排出，也防止逆流布置時(shí)冷媒出口管附件冷媒溫度太高而分解。
[0034]第一級高溫廢熱回收器12和第二級廢熱回收器10相比，扁管間距Tn要小，這樣做的目的是要保證廢氣熱量的充分利用以及防止廢氣在第二級廢熱回收器內(nèi)積炭，以及強(qiáng)化二級廢熱吸收器冷媒側(cè)傳熱能力。
[0035]用帶有法蘭的波紋管I實(shí)現(xiàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排氣管的連接。同時(shí)，波紋管用于熱脹冷縮，以減少兩級廢熱回收單元內(nèi)部的熱應(yīng)力。在第一級高溫廢熱回收器和第二級廢熱回收器間通過金屬管路7實(shí)現(xiàn)連接，并且兩級廢熱回收器各自的扁管排布方向成90°方向，這樣做的目的是使得廢氣能夠在回收器內(nèi)均勻的流動(dòng)，加強(qiáng)換熱。。[0036]應(yīng)該理解到的是:上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，包括第一級高溫廢熱回收器(12)、第二級廢熱回收器(10)、所述兩級廢熱回收器間帶法蘭金屬彎管(7)、用于與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放管以及帶法蘭金屬彎管(7)連接的帶法蘭的波紋管(I)，其特征在于: 所述的第一級高溫廢熱回收器(12)包括由外殼(3)、扁管(5)及扁管內(nèi)部的傳熱翅片(13)、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的段紊流翅片(4)和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板(11)所構(gòu)成的缸套水側(cè)通道以及設(shè)置在所述外殼(3)上的缸套水進(jìn)出水管(14,6)； 所述的第二級廢熱回收器(10)包括由外殼(19)、扁管(8)及扁管內(nèi)部的傳熱翅片(18)、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片(9)和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板(15)所構(gòu)成的冷媒介質(zhì)通道以及冷媒進(jìn)出管(16、17)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于所述第一級高溫廢熱回收器(12)中的紊流翅片(4)為間斷不連續(xù)的2~3段。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于所述第一級高溫廢熱回收器(12)中的紊流翅片(4)為平直翅片或鋸齒型翅片，所述紊流翅片⑷的高度為3~5mm。
4.如權(quán)利要求1 所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于在所述第一級高溫廢熱回收器(12)中，扁管(5)內(nèi)部的傳熱翅片(13)采用波紋翅片或平直翅片，其翅片間距為4~6mm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于缸套水與尾氣流向上成順流布置，進(jìn)出水管(14、6)在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為進(jìn)水管(14)，出氣端主板側(cè)為出水管(6)，且所述的兩個(gè)水管采用下進(jìn)上出。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于在所述的第二級廢熱回收器(10)中，其扁管(8)內(nèi)部的傳熱翅片(18)為波紋翅片或平直翅片，翅片間距為4-6mm。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于在二級廢熱回收器中，扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片9為非間斷式的鋸齒型翅片，翅片高度為6~9mm。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于在二級廢熱回收器中，冷媒工質(zhì)與尾氣流向上成順流布置，冷媒工質(zhì)進(jìn)出管(16、17)在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為冷媒進(jìn)口管(16)，出氣端主板側(cè)為冷媒出口管(17)，且采用下進(jìn)上出。
9.如權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于第一級高溫廢熱回收器(12)和第二級廢熱回收器(10)相比，扁管間距(Tn)略小。
10.如權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)所述的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，其特征在于所述第一級高溫廢熱回收器(12)和第二級廢熱回收器(10)內(nèi)的扁管排布方向相互垂直。
【文檔編號】F02G5/02GK103982328SQ201410178717
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】董軍啟, 蘇林, 王斌, 王建長, 張榮友, 陳能舜 申請人:浙江銀輪機(jī)械股份有限公司