CN109519261B - 一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置，该收装置包括蒸发吸热部，传动部及冷凝放热部；其中，蒸发吸热部包括排气通道，环形翅片，水箱及蒸气出口；传动部包括密封保温壳体，蒸气喷嘴，涡轮叶片，轴，水泵及从动件；并且，冷凝放热部包括冷凝水箱，乏汽入口，波壁管，及冷凝水出口。根据本发明的汽车尾气余热回收装置，该装置结构简单，使用灵活，且维护费用低。并且，用于净化尾气的三元催化器设置在排气通道上游，水箱设置在排气通道的下游，这种设置能够保证在对排气通道中的高温尾气进行热量回收时，不会影响催化剂对尾气净化，同时也不会阻挡尾气排出。整体的换热过程采用回路热管结构，换热效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置。
背景技术
汽车发动机的能量利用效率较低，发动机燃料释放的化学能仅有约30％能够被有效利用，大部能量都以废热形式扩散或排放到大气中，这些能源很大程度被浪费，并且对环境也带来了不良的影响。根据不同型号的汽车发动机的排量和燃料，汽车尾气排放温度有所差异，大约为400～600℃。由于温度较高，尾气中的这部热量具有很大的利用价值。
为了有效利用汽车尾气的热量，出现了很多汽车发动机废气余热回收利用相关的技术，即通过余热回收设备将发动机尾气所含的热量进行回收，并将其变为可用能源。这种技术能够提高能源利用率，降低生产成本，同时还能够保护环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置，该装置结构简单，使用灵活，且维护费用低。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置包括蒸发吸热部，传动部及冷凝放热部；其中，蒸发吸热部包括排气通道，环形翅片，水箱及蒸气出口；传动部包括密封保温壳体，蒸气喷嘴，涡轮叶片，轴，水泵及从动件；并且，冷凝放热部包括冷凝水箱，乏汽入口，波壁管，及冷凝水出口。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，该装置能够包括三元催化器，三元催化器设置在排气通道上游，以对用于回收余热的尾气进行净化处理。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，蒸发吸热部中，水箱设置在位于三元催化器下游的排气通道上；并且，排气通道在水箱内的部由环形翅片环绕，蒸气出口设置在水箱的顶部。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，蒸气出口与设置有压力阀的蒸气管道相连接，并通过蒸气管道连接至传动部的蒸气喷嘴。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，传动部中，蒸气喷嘴设置在密封保温壳体上，涡轮叶片设置在密封保温壳体内；并且，涡轮叶片通过轴与水泵相连接。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，冷凝放热部中，乏汽入口设置在冷凝水箱上部；并且，冷凝水箱的内壁由波壁管构成，外壁为柱形壳体。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，水箱中由于排气通道中的热量而产生的蒸气能够经由蒸气出口传输至蒸气喷嘴，并通过冷凝箱上部的乏气入口进入冷凝箱。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，传动部中的水泵设置在冷凝箱的下部，并连接至液体回流管道，液体回流管道通过单向阀与水箱相连。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，优选地，传动部中由于蒸气的流动而推动涡轮叶片旋转，涡轮叶片带动水泵工作，使冷凝箱中的水通过液体回流管道回流至水箱。进一步优选地，在传动部中，与涡轮叶片同轴连接有从动件。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，其工作原理如下：
由排气通道回收高温尾气中的热量，并经由环绕在排气通道外的环形翅片而将热量传递至水箱，水箱内的水吸热蒸发，从液态转化为水蒸气，高速水蒸气经由密封保温壳体进入冷凝箱并冷凝成水。冷凝箱内设置的波壁管吸收热量，完成与水箱的换热。
整个换热过程在回路热管中进行，能够保证换热效率。并且，进入密封保温壳体的水蒸气能够推动涡轮转动，涡轮带动同轴的水泵做功，使冷凝水顺利回流至水箱。
与现有技术相比，根据本发明的汽车尾气余热回收装置，具有如下有益效果：
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，用于净化尾气的三元催化器设置在排气通道上游，水箱设置在排气通道的下游，这种设置能够保证在对排气通道中的高温尾气进行热量回收时，不会影响催化剂对尾气净化，同时也不会阻挡尾气排出。整体的换热过程采用回路热管结构，以及水循环，换热效率高。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，传动部中的涡轮叶片通过轴与水泵相连接。而水泵设置在冷凝箱下部，能够利用传动部中的高速蒸气推动涡轮做功，并带动水泵使冷凝箱内的冷凝水回流至水箱，实现能量的自给自足。进一步，在传动部中，与涡轮叶片同轴连接有从动件，该从动件上也能够设置风扇叶片等需要做功的从动件。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置，冷凝放热部中，高速蒸气在推动涡轮叶片之后经由乏气入口进入冷凝水箱，冷凝箱的内壁采用渐缩的波壁管，能够增大与水箱的换热面积，并且增强了换热效率，起到了强化换热的作用。
附图说明
图1是根据本发明的汽车尾气余热回收装置的整体示意图。
图2是根据本发明的汽车尾气余热回收装置的排气通道环绕环形翅片的示意图。
图3是根据本发明的汽车尾气余热回收装置的传动部的结构示意图。
图4是根据本发明的汽车尾气余热回收装置的冷凝水箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的汽车尾气余热回收装置做进一步说明。
如图1至图4所示，本发明的汽车尾气余热回收装置包括蒸发吸热部，传动部及冷凝放热部。该汽车尾气余热回收装置以水为介质，利用回路热管，实现吸热放热循环，完成热交换，从而对高温汽车尾气进行回收利用。
具体而言，如图1所示，蒸发吸热部包括排气通道1，环形翅片3，水箱2及蒸气出口8；传动部包括密封保温壳体10，18，蒸气喷嘴9，涡轮叶片11，轴13，及水泵17，从动件19；并且，冷凝放热部包括冷凝水箱15，乏汽入口12，波壁管14，及冷凝水出口16。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置还包括三元催化器4，三元催化器4设置在排气通道1上游，能够对用于回收余热的尾气进行净化处理。蒸发吸热部中的水箱2设置在位于三元催化器4下游的排气通道1上；并且，排气通道1在水箱2内的部分由环形翅片3环绕，如图2所示。蒸气出口8设置在水箱2的顶部。蒸气出口8与设置有压力阀6的蒸气管道7相连接，并通过蒸气管道7连接至传动部的蒸气喷嘴9。进一步，传动部中，蒸气喷嘴9设置在密封保温壳体10上，涡轮叶片11设置在密封保温壳体10内；并且，涡轮叶片11通过轴13与水泵相17相连接，水泵17设置在密封保温壳体18内。并且，冷凝放热部中，乏汽入口12设置在冷凝水箱15上部；冷凝水箱15的内壁由波壁管14构成，外壁为柱形壳体。
由图1所示，水箱2中排气通道1中的高温尾气而产生的蒸气能够经由蒸气出口8经由蒸气管道7传输至蒸气喷嘴9，并通过冷凝箱15上部的乏气入口12进入冷凝箱15中。传动部中的水泵17设置在冷凝箱15的下部，并连接至液体回流管道20，液体回流管道20通过单向阀21与水箱2相连接。
根据本发明的汽车尾气余热回收装置在进行热量回收时，如图1所示，首先由发动机5排出的高温尾气经过三元催化转化器4中的催化剂进行净化处理，净化后的高温尾气通过排气通道1将热量传递给排气通道1外环绕的环形翅片3，环形翅片3进一步把热量传递至水箱2，水箱2中的水吸热蒸发形成高温高速的水蒸气，当水箱内水蒸气达到一定压力后，通过蒸气管道7的压力阀6经由蒸气管道7从蒸气喷嘴9喷出，高速蒸气推动涡轮叶片11转动，并转为乏气经由乏气入口12进入冷凝放热部的冷凝箱15内。
如图3所示，传动部中由于蒸气的流动而推动涡轮叶片11，涡轮叶片11能够带动水泵17工作，从而使冷凝箱15中的水通过液体回流管道20回流至水箱2。并且，在传动部中，与涡轮叶片11同轴连接有从动件19。
由于涡轮叶片11和水泵17同轴相连接，而水泵17设置在冷凝箱15下部，从而能够利用传动部中的高速蒸气推动涡轮叶片11旋转做功，并带动水泵17使冷凝箱15内的冷凝水回流至水箱2，实现能量的自给自足。进一步，在传动部中，与涡轮叶片11同轴连接有从动件19，该从动件上也能够设置风扇叶片等需要做功的从动件。·
如图4所示，冷凝放热部中，高速蒸气在推动涡轮叶片旋转11之后经由乏气入口12进入冷凝水箱15，冷凝箱15的内壁设置有渐缩的波壁管14，能够增大与水箱2的换热面积，并且增强了换热效率，强化换热。并且，在换热过程中，可根据实际需要换热情况而增加或减小水箱的尺寸。
应当指出，根据本发明的汽车尾气余热回收装置，以上优选实施方式仅作为示例的目的，对于本技术领域技术人员来说，在不脱离本发明随附权利要求的范围的前提下，还可以做出各种改进和变型，这些改进和变型都应当视为都属于本发明的保护范围。
附图说明列表：
1 排气通道
2 水箱
3 环形翅片
4 三元催化转化器
5 发动机
6 压力阀
7 蒸气管道
8 蒸气出口
9 蒸气喷嘴
10，18 密封保温外壳
11 涡轮叶片
12 乏汽入口
13 轴
14 波壁管
15 冷凝水箱
16 冷凝水出口
17 水泵
19 从动件
20 液体回流管
21 单向阀
Claims (4)
1.一种基于回路热管的汽车尾气余热回收装置，其特征在于，所述装置包括三元催化器、蒸发吸热部，传动部及冷凝放热部；
其中，所述蒸发吸热部包括排气通道，环形翅片，水箱及蒸气出口,所述三元催化器设置在所述排气通道上游，以对用于回收余热的汽车尾气进行净化处理，所述水箱设置在位于三元催化器下游的所述排气通道上；并且，所述排气通道在所述水箱内的部由所述环形翅片环绕，所述蒸气出口设置在所述水箱的顶部,所述蒸气出口与设置有压力阀的蒸气管道相连接，并通过所述蒸气管道连接至传动部的蒸气喷嘴；
其中，所述传动部包括密封保温壳体，蒸气喷嘴，涡轮叶片，轴及水泵，所述蒸气喷嘴设置在所述密封保温壳体上，所述涡轮叶片设置在所述密封保温壳体内；并且，所述涡轮叶片通过所述轴与所述水泵相连接；并且
其中，所述冷凝放热部包括冷凝水箱，乏汽入口，波壁管及冷凝水出口,所述水泵设置在所述冷凝箱的下部，并连接至液体回流管道，所述液体回流管道通过单向阀与所述水箱相连，所述乏汽入口设置在所述冷凝水箱上部；并且，所述冷凝水箱的内壁由所述波壁管构成，所述波壁管为渐缩形，外壁为柱形壳体。
2.如权利要求1所述的的汽车尾气余热回收装置，其特征在于，其中：
所述水箱中由于所述排气通道中的热量而产生的蒸气经由所述蒸气出口传输至所述蒸气喷嘴，并通过所述冷凝箱上部的所述乏汽入口进入冷凝箱。
3.如权利要求1所述的的汽车尾气余热回收装置，其特征在于，其中：
所述传动部中，由蒸气推动所述涡轮叶片，所述涡轮叶片旋转进而带动所述水泵工作，使冷凝箱中的水通过液体回流管道回流至水箱。
4.如权利要求1所述的的汽车尾气余热回收装置，其特征在于，其中：
在所述传动部中，与所述涡轮叶片同轴连接有从动件。
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