CN104653261A - 一种换热量可控的尾气热回收装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热量可控的尾气热回收装置及工作方法，包括：进气管和排气管；进气管末端分为换热通道和排气通道，在排气管处合并；两个通道的分离处设有流量控制阀，换热通道中间一段为膨大的气室，热管的一端插入气室内，另一端插入集液箱内；集液箱的两端的分别设有进液管和排液管。当用热部位耗能较多时，控制阀发出控制信号，使从换热通道分流的尾气增加或尾气全部通过换热通道；当用热部位耗能少或无需换热器供应热能时，控制阀发出控制信号，使换热器通道分流的尾气减小或尾气全部通过排气通道。该装置的双通道结构实现了对换热量的控制，使其有更广泛的应用场合。

Description

一种换热量可控的尾气热回收装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气热回收装置，尤其涉及一种将热管与汽车排气系统结构相结合的换热器系统。

背景技术

伴随着时代的发展，人们的生活水平逐渐提高，很多人成为有车一族。车辆的增多给环境带来了很多负面影响，尾气排放使空气质量日益下降，已经威胁到了人们的身体健康。应对汽车废气污染就需要研究节能减排技术，其中尾气废热回收再利用是一个有效的途径。

很多科研工作者对尾气热回收进行了研究，并提出了一些换热设备。在各类型的换热设备中，基于热管设计的换热器有很大优势，因为热管的导热性能很高，比金属高了几个数量级，因此用它设计的换热器具有体积小、换热效率高的特点。在已经提出的热管换热器中，大多都没有考虑换热量的控制问题，而换热量的控制在很多应用场合是有实际意义的，因此设计一种换热量可控的尾气热回收装置是势在必行的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种换热量可控的尾气热回收装置及工作方法，该装置利用热管进行热传导，把汽车尾气中的热量转移到热媒介质中，并通过装置进气口处的控制阀控制换热量，解决了已有尾气换热设备存在的换热效率低和换热量不可控的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种换热量可控的尾气热回收装置，包括：进气管和排气管；

所述进气管末端分为两个通道，分别为换热通道和排气通道，两通道在排气管处合并；

两个通道的分离处设有流量控制阀，控制两个通道内的流量大小；

所述换热通道中间一段为膨大的气室，热管的一端插入气室内，另一端插入集液箱内；

所述集液箱的两端的分别设有进液管和排液管。

所述进气管和排气管内气流的流向与进液管和排液管内液体的流向方向相反。

换热器的热流侧为气室，冷流侧为集液箱；热管的蒸发段插入气室内，冷凝段插入集液箱内。

热流侧的热流体为高温汽车尾气，冷流侧的冷流体为热媒介质；热量通过热管从热流体传递给冷流体。

一种换热量可控的尾气热回收装置的工作方法，包括：

高温汽车尾气经排气系统由进气管到达气室，热管蒸发段内的工质吸收尾气的热量而汽化，并在蒸汽压力的作用下流向冷凝段，从而把热量带到冷凝段；

冷凝段处的工质蒸汽遇冷液化放热，并将热量传递给热媒介质，使热媒介质温度升高，进而完成尾气余热的回收过程；

工质在热管吸液芯的毛细力作用下回流至蒸发段参与下一次热循环；

温度升高后的热媒介质通过液体循环将从尾气中回收的热量带到用热部位，再由进液管流入集液箱，从而循环接收尾气的热量。

当用热部位耗能较多时，系统给控制阀发出控制信号，使从换热通道分流的尾气比例增加或使尾气全部通过换热通道；

当用热部位耗能少或无需换热器供应热能时，系统给控制阀发出控制信号，使从换热器通道分流的尾气比例减小或使尾气全部通过排气通道。

本发明的有益效果是：本发明采用热管进行换热器的设计，具有体积小，换热效率高的特点。该装置的双通道结构实现了对换热量的控制，使其有更广泛的应用场合。利用该废热回收装置可以为汽车供暖，也可以为喷射式制冷机的发生器提供热能，它的使用即减少了汽车运行过程中的能源消耗，也减轻了环境负担，具有可观的经济价值和实用意义。除普通的家用汽车外，本发明涉及的尾气换热器还可以为一些特种车辆提供热能，如房车的生活能源，工程车辆的部分工作能源等。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1-进气管、2-控制阀、3-换热通道、4-排气通道、5-排气管、6-进液管、7-排液管、8-气室、9-集液箱、10-热管。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种换热量可控的尾气热回收装置的工作方法，包括：

汽车尾气含有大量热能。如附图1所示，一种换热量可控的尾气热回收装置，包括：进气管1和排气管5；进气管1末端分为两个通道，分别为换热通道3和排气通道4，两通道在排气管5处合并；两个通道的分离处设有流量控制阀5，控制两个通道内的流量大小；

换热通道3中间一段为膨大的气室8，气室8中含有高温尾气，热管10的一端插入气室8内，另一端插入集液箱9内；

集液箱9的两端的分别设有进液管6和排液管7。

进气管1和排气管5内气流的流向与进液管6和排液管7内液体的流向方向相反。

换热器的热流侧为气室8，冷流侧为集液箱9；热管10的蒸发段插入气室8内，冷凝段插入集液箱9内。

热流侧的热流体为高温汽车尾气，冷流侧的冷流体为热媒介质；热量通过热管从热流体传递给冷流体。

一种换热量可控的尾气热回收装置的工作方法，

高温汽车尾气经排气系统由进气管1到达气室8，热管蒸发段内的工质吸收尾气的热量而汽化，并在蒸汽压力的作用下流向冷凝段，从而把热量带到冷凝段；

冷凝段处的工质蒸汽遇冷液化放热，并将热量传递给热媒介质，使热媒介质温度升高，进而完成尾气余热的回收过程；

工质在热管10吸液芯的毛细力作用下回流至蒸发段参与下一次热循环；

温度升高后的热媒从排液管7排出，给喷射式制冷机发生器供热后温度降低，再由进液管6处流向集液箱9，从而循环接收热管10带来的热量。

当冬天不需要制冷或制冷负荷小时，喷射式制冷机的发生器不需要从热媒中吸收太多的热量就能保持正常工作状态，因此尾气热回收装置就不需要太大的换热量。为了保证系统的安全性，不至于使系统的内能持续增加，换热器的换热效率应该降下来。这种情况下系统会给控制阀2发送一个控制信号，使其向换热通道摆动，控制阀2的动作导致换热通道3入口截面积减小，进入换热通道3的高温尾气流量也随之减少，这就使得换热器的换热量降低。

当夏天车内温度高而发动机刚刚发动时，需要车内温度尽快降低，喷射式制冷机工作负荷大，发生器需要的热量多，这就需要增加尾气热回收装置的换热量。类似情况下系统会给控制阀2发送一个控制信号，使其向排气通道4摆动，控制阀2的动作导致换热通道3入口截面积增大，进入换热通道3的高温尾气流量也随之增加，这就使得换热器的换热量提高。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种换热量可控的尾气热回收装置，其特征是，包括：进气管和排气管；

所述进气管末端分为两个通道，分别为换热通道和排气通道，两通道在排气管处合并；

两个通道的分离处设有流量控制阀，控制两个通道内的流量大小；

所述换热通道中间一段为膨大的气室，热管的一端插入气室内，另一端插入集液箱内；

所述集液箱的两端的分别设有进液管和排液管。

2.如权利要求1所述的一种换热量可控的尾气热回收装置，其特征是，所述进气管和排气管内气流的流向与进液管和排液管内液体的流向方向相反。

3.如权利要求1所述的一种换热量可控的尾气热回收装置，其特征是，换热器的热流侧为气室，冷流侧为集液箱；热管的蒸发段插入气室内，冷凝段插入集液箱内。

4.如权利要求3所述的一种换热量可控的尾气热回收装置，其特征是，热流侧的热流体为高温汽车尾气，冷流侧的冷流体为热媒介质；热量通过热管从热流体传递给冷流体。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的换热量可控的尾气热回收装置的工作方法，其特征是，包括：

高温汽车尾气经排气系统由进气管到达气室，热管蒸发段内的工质吸收尾气的热量而汽化，并在蒸汽压力的作用下流向冷凝段，从而把热量带到冷凝段；

冷凝段处的工质蒸汽遇冷液化放热，并将热量传递给热媒介质，使热媒介质温度升高，进而完成尾气余热的回收过程；

工质在热管吸液芯的毛细力作用下回流至蒸发段参与下一次热循环；

温度升高后的热媒介质通过液体循环将从尾气中回收的热量带到用热部位，再由进液管流入集液箱，从而循环接收尾气的热量。

6.如权利要求5所述的一种换热量可控的尾气热回收装置的工作方法，其特征是，

当用热部位耗能较多时，系统给控制阀发出控制信号，使从换热通道分流的尾气比例增加或使尾气全部通过换热通道；

当用热部位耗能少或无需换热器供应热能时，系统给控制阀发出控制信号，使从换热器通道分流的尾气比例减小或使尾气全部通过排气通道。