CN105971695A - 一种发动机排气冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机排气冷却器，包括壳体(1)，所述壳体(1)内设置有相互交缠的烟气流道和冷却液流道；所述烟气流道包括导流板(10)；所述冷却液流道包括翅片管(3)，所述导流板(10)内设置翅片管(3)，所述翅片管(3)和导流板(10)进行相应排列后形成最佳的冷却效果。

Description

一种发动机排气冷却器

技术领域

本发明涉及气体冷却器的技术领域，特别是发动机排气冷却器的技术领域。

背景技术

管束式气体冷却器由于管束的存在，使冷却器内部划分成不同的区域，从而造成气体在不同区域流动状态不同，进而使不同区域的换热强度不同；在待冷却气体横掠管束时，换热管一周的传热系数变化很大，在换热管一周区域中最大传热系数是最小传热系数的2到3倍，这种不均匀传热系数的分布严重降低了换热管束的平均传热系数，从而使冷却器换热功率降低，为了达到一定的冷却效果，气体冷却器需要消耗更多的材料，从而气体冷却器的体积较大，价格较高；提高气体冷却器的换热强度、减小气体换热器的体积一直是一个热点。乌克兰专利UA No59752提出了一种新型管壳式气体冷却器，包括壳体、管箱、管束、管板、折流板、导流板、流体进出口法兰，该发明在一定程度上均衡了冷却器内不同区域气体的流动状态，但由于导流板的结构限制换热管一周传热系数不同的问题任然存在，从而制约了气体冷却器的小型化和廉价化；防爆发动机排气的温度较高无法满足防爆标准的要求，故需要对发动机排气进行冷却，从而达到防爆标准要求，现有防爆柴油机排气冷却器多为湿式气体冷却器，体积较大，不适宜安装空间狭小的地方使用，故特别需要一种换热效率高体积较小的发动机排气冷却器。

发明内容

本发明的目地就是为了提供一种换热效率高、体积小、成本低的发动机排气冷却器。

为了实现以上的发明目的，本发明给出一种发动机排气冷却器，包括壳体，所述壳体内设置有相互交缠的烟气流道和冷却液流道。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的改进：所述烟气流道包括导流板；所述冷却液流道包括翅片管，所述导流板内设置翅片管。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述导流板的两端分别设置有烟气入口、烟气出口；所述翅片管的两端分别设置有冷却液入口及冷却液出口。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述导流板在壳体的底面上U型排列；所述翅片管竖直固定在壳体底面；所述壳体的上下两端分别设置有水腔壳体；所述冷却液入口及冷却液出口分别通过水腔壳体与翅片管相连通。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述任意相连的翅片管之间设置有管板。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述位于翅片管两侧导流板在两翅片管之间形成最小间距b，所述最小间距b为所述翅片管肋高的1到3倍。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述壳体底面上竖直设置有隔板，所述导流板为两段圆弧沿隔板方向周期排练连接而成U型；

所述两圆弧沿烟道排列的周期为两翅片管的圆心距。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述导流板位于翅片管两边的圆弧与翅片管同心，其半径为R＝R_t+a；所述R_t为翅片管外径、a为导流板距翅片管肋的距离；述导流板位于位于翅片管之间的圆弧半径为S为翅片管管间距。

作为本发明所述的一种发动机排气冷却器的进一步改进：所述翅片管两侧导流板距翅片管的距离与翅片管肋间距之比小于1。

本发明的有益效果：本发明通过插入波浪形导流板，从而形成了变化的烟道，变化烟道使烟气在烟道内的不同区域内保持相对一样的速度，从而使烟道内翅片管一周的换热系数较一致，减少了翅片管一周低换热强度区域的面积，提高冷却器的换热功率；通过设置所述导流板位于位于翅片管之间的圆弧半径为S为翅片管管间距，减少翅片管对烟气的流体阻力，降低烟气在冷却器内的压力损失，从而降低了因加装排气冷却器对发动机性能的影响；通过限制所述翅片管两侧导流板距翅片管的距离与翅片管肋间距之比小于1，从而保证烟气主要在翅片管肋间流动，提高翅片管的传热系数，提高空气冷却器的换热功率；本发明一种发动机排气冷却器，有效提高换热功率的同时进而降低了烟气通过排气冷却器的压力损失。

附图说明

图1是本发明发动机排气冷却器的结构示意图；

图2是本发明发动机排气冷却器的剖面图。

具体实施方式

实施例1、图1、图2给出了一种发动机排气冷却器，包括壳体1，该壳体1内置空腔，该空腔内设置有烟气流道和冷却液流道，烟气流道和冷却液流道相互交缠，通过冷却液进行烟气温度的冷却。

而该烟气流道为导流板10，壳体1底面上竖直设置有隔板4，而导流板10为两段圆弧沿隔板4方向周期排练连接而成U型，这种U型的设置使得该导流板10在尽量小的空间内实现尽量长的行程空间，增加降温处理时候的效果。

而该冷却液流道为翅片管3，该翅片管3在导流板10内部，通过在壳体1上、下两端设置水腔壳体5实现冷却液的供给功能，而在两个水腔壳体5上分别设置冷却液入口8及冷却液出口9实现冷却液的输入和输出。

在实现以上设置的同时，针对相关的位置进行精确的调整，实现本发明所能达到的最佳效果。

其设置的如下：

位于翅片管3两侧导流板10在两翅片管3之间形成最小间距b，所述最小间距b为所述翅片管3肋高的1到3倍。

壳体1底面上竖直设置有隔板4，所述导流板10为两段圆弧沿隔板4方向周期排练连接而成U型；

两圆弧沿烟道排列的周期为两翅片管3的圆心距。

导流板10位于翅片管3两边的圆弧与翅片管3同心，其半径为R＝R_t+a；

R_t为翅片管外径、a为导流板10距翅片管3肋的距离；

导流板10位于位于翅片管3之间的圆弧半径为

S为翅片管管间距。

翅片管3两侧导流板10距翅片管3的距离与翅片管3肋间距之比小于1。

本发明工作过程：

烟气入口6与发动机排气歧管联接，发动机烟气经烟气入口6进入壳体1内由导流板10与翅片管3形成的烟道内，烟气横掠翅片管3，烟气经由烟气出口7流出发动机排气冷却器；

冷却液由冷却液入口8流入由管板2和水腔壳体5形成的空腔内，后进入翅片管3内然后冷却液由冷却液出口9流出发动机排气冷却器外；

由于烟气与冷却液之间存在温度差，从而使热量通过翅片管传递给冷却液，达到降低排气温度的目地。

本发明通过插入波浪形导流板10，从而形成了变化的烟道，变化烟道的存在使烟气在烟道内由翅片管3分割而成的不同区域内保持相对一样的速度，从而使烟道内翅片管3一周的换热系数较一致，减少了翅片管3一周低换热强度区域的面积，提高空气冷却器的换热功率；通过设置所述导流板10位于翅片管3之间的圆弧半径为

$r=\frac{{(S/2)}^2+{(b/2)}^2-{\left(R\right)}^2}{2(R-b/2)},$

其中，S为翅片管3管间距，减少翅片管3对烟气的流体阻力，降低烟气在冷却器内的压力损失，从而降低因加装排气冷却器对发动机性能的影响；通过限制所述翅片管3两侧导流板10距翅片管3的距离与翅片管3肋间距之比小于1，从而保证烟气主要在翅片管3肋间流过，提高翅片管3肋间的换热系数，提高空气冷却器的换热功率；本发明一种发动机排气冷却器，有效提高换热功率的同时降低了烟气通过排气冷却器的压力损失；本发体积较小、换热功率较高、对烟气的压损较小、成本较低，可以广泛推广使用。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种发动机排气冷却器，其特征在于：包括壳体(1)，所述壳体(1)内设置有相互交缠的烟气流道和冷却液流道。

2.如权利要求1所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述烟气流道包括导流板(10)；

所述冷却液流道包括翅片管(3)，所述导流板(10)内设置翅片管(3)。

3.如权利要求2所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述导流板(10)的两端分别设置有烟气入口(6)、烟气出口(7)；

所述翅片管(3)的两端分别设置有冷却液入口(8)及冷却液出口(9)。

4.如权利要求3所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述导流板(10)在壳体(1)的底面上U型排列；

所述翅片管(3)竖直固定在壳体(1)底面；

所述壳体(1)的上下两端分别设置有水腔壳体(5)；

所述冷却液入口(8)及冷却液出口(9)分别通过水腔壳体(5)与翅片管(3)相连通。

5.如权利要求4所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述任意相连的翅片管(3)之间设置有管板(2)。

6.如权利要求5所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述位于翅片管(3)两侧导流板(10)在两翅片管(3)之间形成最小间距b，所述最小间距b为所述翅片管(3)肋高的1到3倍。

7.如权利要求6所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述壳体(1)底面上竖直设置有隔板(4)，所述导流板(10)为两段圆弧沿隔板(4)方向周期排练连接而成U型；

所述两圆弧沿烟道排列的周期为两翅片管(3)的圆心距。

8.如权利要求7所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述导流板(10)位于翅片管(3)两边的圆弧与翅片管(3)同心，其半径为R＝R_t+a；

所述R_t为翅片管外径、a为导流板(10)距翅片管(3)肋的距离；

述导流板(10)位于位于翅片管(3)之间的圆弧半径为

S为翅片管管间距。

9.如权利要求8所述的一种发动机排气冷却器，其特征在于：所述翅片管(3)两侧导流板(10)距翅片管(3)的距离与翅片管(3)肋间距之比小于1。