CN204612554U - 一种可变换热量的热管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变换热量的热管换热器，包括：气室及集液箱；所述气室的两端分别设有进气管和排气管，所述集液箱的两端分别设有进液管和排液管；所述气室和集液箱通过热管连接，所述热管的蒸发段插入气室内，热管的冷凝段插入集液箱内；热管、集液箱或气室通过调节装置控制能沿热管的方向相对运动，改变热管蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。本实用新型的换热量可以控制，能够满足不同情况下用热部位的供能需求，有很高的安全性和灵活性。

Description

一种可变换热量的热管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车尾气热回收装置，尤其涉及一种可变换热量的热管换热器。

背景技术

随着科技的进步和经济的发展，汽车已经走进了千家万户。在满足人们出行需求的同时，汽车数量的增加也给环境带来了巨大压力。很多城市出现了严重的雾霾天气，而在雾霾的形成因素中，汽车尾气排放占据了重要的位置。鉴于国家政策的支持和环境保护的需要，汽车节能和环保技术成为当今世界科研的重点，而汽车尾气的余热利用也成为一个前景光明的研究课题。

有资料显示，汽车尾气约占大气污染源成分比重的三分之一，防治污染要从源头做起，对汽车节能减排技术的研究刻不容缓。在汽车的节能技术中，尾气的余热回收有着重要的位置，很多企业和高校在从事这方面的研究，一些成果相继问世。在各类换热器中，热管换热器有广阔的应用前景。热管的导热能力是金属的数千倍，因此基于热管的换热器有体积小、换热效率高的优势。

一方面，目前已知的汽车尾气换热器普遍存在换热效率低的问题，如果要提高换热效率，只能将换热器的体积设计得足够大，这在汽车上应用时不太容易实现。另一方面，这些换热器在设计时经常会忽略换热量的控制问题，而对换热量的控制在实际应用时有很大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提出了一种可变换热量的热管换热器，该换热器为气—液热管换热器，热流体为高温汽车尾气，冷流体为热媒介质。利用热管进行热量传递，把汽车尾气中的热量转移到热媒介质中，并通过调节装置控制换热器的换热量，解决了普通尾气换热器存在的结构复杂、换热效率低和换热量不可控等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可变换热量的热管换热器，包括：气室及集液箱；

所述气室的两端分别设有进气管和排气管，所述集液箱的两端分别设有进液管和排液管；

所述气室和集液箱通过热管连接，所述热管的蒸发段插入气室内，热管的冷凝段插入集液箱内；

热管、集液箱或气室通过调节装置控制能沿热管的方向相对运动，改变热管蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

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，以提高换热器的换热效率。

所述集液箱与热管连接处采用高温密封圈密封；所述集液箱能够沿热管方向做相对运动，仅移动集液箱，仅改变热管冷凝段的长度。

所述换热器的冷流侧为集液箱，所述集液箱与热管连接处采用盲管结构，盲管与集液箱焊接在一起，热管冷凝段插入盲管内，所述热管和气室焊接在一起。

所述热管和气室通过保护套连接，减轻热管和气室相对运动时的磨损；所述气室能够沿热管方向做相对运动，仅移动气室，仅改变热管蒸发段的长度。

所述集液箱与热管连接处采用高温密封圈密封；所述热管和气室通过保护套连接；所述热管能够在集液箱和气室之间相对运动，仅移动热管，热管的蒸发段和冷凝段长度能同时改变。

所述换热器的冷流侧为集液箱，集液箱与热管连接处采用盲管结构，盲管与集液箱焊接在一起，热管冷凝段插入盲管内。

为防止漏液，所述热管和盲管之间的缝隙内灌有导热硅油，并用高温密封圈进行密封。

一种可变换热量的热管换热器的工作方法，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，使热媒温度升高，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；

温度升高后的热媒从排液管排出，与用热部位发生热传递后温度降低，再由进液管流入集液箱，从而循环接收尾气的热量。

在不需要制冷或制冷机制冷负荷小时，用热部位不需要从热媒介质中吸收太多热量就能保持正常工作状态，应该减小换热器的换热量，操纵调节装置控制热管、集液箱或气室沿热管方向做相对运动，使热管的蒸发段与气室的接触面积减小；

在制冷机工作负荷大时，发生器需要的热量多，应该增加换热器的换热量，操纵调节装置控制热管、集液箱或气室沿热管方向做相对运动，使热管的蒸发段与气室的接触面积增加。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型涉及的可变换热量热管换热器体积小，换热效率高。它可以广泛应用在多种场合，为汽车的用热部位供能。该热管换热器的换热量可以控制，这种特性使它能够满足不 同情况下用热部位的供能需求，有很高的安全性和灵活性。该实用新型的应用能够使汽车燃料的能量得到充分利用，对节能减排具有积极的意义，对广大汽车用户也有实际的经济效益。采用盲管结构，避免漏液。

附图说明

图1所示换热器结构的特点是仅热管移动、使用盲管；

图2所示换热器结构的特点是仅集液箱移动、使用盲管；

图3为仅气室移动的换热器结构；

图4所示换热器结构的特点是仅热管移动、不使用盲管；

图5所示换热器结构的特点是仅集液箱移动、不使用盲管；

其中，1.进气管、2.排气管、3.进液管、4.排液管、5.气室、6.集液箱、7.盲管、8.热管、9.高温密封圈、10.保护套、11.导热硅油。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

实施例一：

如图1所示，一种可变换热量的热管换热器，包括：气室5及集液箱6；气室5的两端分别设有进气管1和排气管2，集液箱6的两端分别设有进液管3和排液管4；气室5和集液箱6通过热管8连接，热管8的蒸发段插入气5室内，热管8的冷凝段插入集液箱6内；热管8、集液箱6或气室5通过调节装置控制能沿热管8的方向相对运动，改变热管8蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

集液箱6与热管8连接处采用高温密封圈9密封；热管8和气室5通过保护套10连接；热管8能够在集液箱6和气室5之间相对运动。换热器的冷流侧为集液箱6，集液箱6与热管8连接处采用盲管结构，盲管7与集液箱6焊接在一起，热管8冷凝段插入盲管7内。热管8和盲管7之间的缝隙内灌有导热硅油11，并用高温密封圈9进行密封。

实施例二：

如图2所示，一种可变换热量的热管换热器，包括：气室5及集液箱6；气室5的两端分别设有进气管1和排气管2，集液箱6的两端分别设有进液管3和排液管4；气室5和集液箱6通过热管8连接，热管8的蒸发段插入气5室内，热管8的冷凝段插入集液箱6内；热管8、集液箱6或气室通过调节装置控制能沿热管8的方向相对运动，改变热管8蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

集液箱6与热管8连接处采用高温密封圈9密封；集液箱6能够沿热管8方向做相对运 动。换热器的冷流侧为集液箱6，集液箱6与热管8连接处采用盲管结构，盲管7与集液箱6焊接在一起，热管8冷凝段插入盲管7内，热管8和气室5焊接在一起。热管8和盲管7之间的缝隙内灌有导热硅油11，并用高温密封圈9进行密封。

实施例三：

如图3所示，一种可变换热量的热管换热器，包括：气室5及集液箱6；气室5的两端分别设有进气管1和排气管2，集液箱6的两端分别设有进液管3和排液管4；气室5和集液箱6通过热管8连接，热管8的蒸发段插入气5室内，热管8的冷凝段插入集液箱6内；热管8、集液箱6或气室通过调节装置控制能沿热管8的方向相对运动，改变热管8蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

热管8和气室5通过保护套10连接；气室5能够沿热管8方向做相对运动。

实施例四：

如图4所示，一种可变换热量的热管换热器，包括：气室5及集液箱6；气室5的两端分别设有进气管1和排气管2，集液箱6的两端分别设有进液管3和排液管4；气室5和集液箱6通过热管8连接，热管8的蒸发段插入气5室内，热管8的冷凝段插入集液箱6内；热管8、集液箱6或气室通过调节装置控制能沿热管8的方向相对运动，改变热管8蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

集液箱6与热管8连接处采用高温密封圈9密封；热管8和气室5通过保护套10连接；热管8能够在集液箱6和气室5之间相对运动。

实施例五：

如图5所示，一种可变换热量的热管换热器，包括：气室5及集液箱6；气室5的两端分别设有进气管1和排气管2，集液箱6的两端分别设有进液管3和排液管4；气室5和集液箱6通过热管8连接，热管8的蒸发段插入气5室内，热管8的冷凝段插入集液箱6内；热管8、集液箱6或气室通过调节装置控制能沿热管8的方向相对运动，改变热管8蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

集液箱6与热管8连接处采用高温密封圈9密封；集液箱6能够沿热管8方向做相对运动。

一种可变换热量的热管换热器的工作方法，包括：

汽车尾气经排气系统到达气室5时的温度为300-600℃，仍含有大量热能。该温度下热管8在蒸发段处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。有盲管结构时，热管8的冷凝段位于盲管7中，工质蒸汽遇冷而液化放热，将热量传递给导热硅油11， 进而将热量经过盲管7传递给热媒，使热媒温度升高，无盲管结构时，热管8的冷凝段位于集液箱6中，将热量直接传递给热媒，使热媒温度升高。工质在热管8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4排出，给喷射式制冷机发生器供热后温度降低，再由进液管3流入集液箱6，从而循环接收尾气的热量。

当冬天不需要制冷或制冷机制冷负荷小时，喷射式制冷机的发生器不需要从热媒介质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调节装置发送一个控制信号，使热管8向集液箱6的方向移动，这样热管8的吸热面积减小，换热量就会减小。

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，这就需要提高尾气热回收装置的换热效率。类似情况下系统会给调节装置发送一个控制信号，使热管8向气室5的方向移动，这样热管的吸热面积增加，换热效率就会提高。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种可变换热量的热管换热器，其特征是，包括：气室及集液箱；

所述气室的两端分别设有进气管和排气管，所述集液箱的两端分别设有进液管和排液管；

所述气室和集液箱通过热管连接，所述热管的蒸发段插入气室内，热管的冷凝段插入集液箱内；

热管、集液箱或气室通过调节装置控制能沿热管的方向相对运动，改变热管蒸发段和冷凝段的长度，以此改变热流密度，实现对换热量的控制。

2.如权利要求1所述的一种可变换热量的热管换热器，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所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述集液箱与热管连接处采用高温密封圈密封；所述集液箱能够沿热管方向做相对运动。

4.如权利要求3所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述换热器的冷流侧为集液箱，所述集液箱与热管连接处采用盲管结构，盲管与集液箱焊接在一起，热管冷凝段插入盲管内，所述热管和气室焊接在一起。

5.如权利要求1所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述热管和气室通过保护套连接；所述气室能够沿热管方向做相对运动。

6.如权利要求1所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述集液箱与热管连接处采用高温密封圈密封；所述热管和气室通过保护套连接；所述热管能够在集液箱和气室之间相对运动。

7.如权利要求6所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述换热器的冷流侧为集液箱，集液箱与热管连接处采用盲管结构，盲管与集液箱焊接在一起，热管冷凝段插入盲管内。

8.如权利要求4或7所述的一种可变换热量的热管换热器，其特征是，所述热管和盲管之间的缝隙内灌有导热硅油，并用高温密封圈进行密封。