CN204921190U - 一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子 - Google Patents

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杨联民
王斌
王建长
陈伟航
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Abstract

本实用新型涉公开了一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，包括一组扁管、左主板、右主板、左端板和右端板，其特征在于所述的一组扁管两端分别连接到所述的左主板和右主板；由所述的左主板和左端板围成的第一冷媒腔室和由所述的右主板和右端板围成的第二冷媒腔室分别与所述扁管的两端连通，并构成冷侧通道；扁管外侧与芯子外壳之间为热侧通道；所述的第一冷媒腔室上设有冷媒进口管和冷媒出口管，所述扁管内设有内置翅片，相邻扁管之间设有外置翅版；各部件均采用不锈钢材料，连接部分通过镍基钎焊焊接。本实用新型能够在高温和酸性气体环境中回收发动尾气的废热，且体积小，重量轻，尾气阻力小。

Description

一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子
技术领域
本实用新型涉及热交换器领域，尤其涉及一种热量回收器，具体地说是一种用于发动机尾气废热回收的热量回收器。
背景技术
目前发动机的能源利用效率比较低，一般为40％左右，其余60％的热量以各种形式散失而排入大气。在发动机各种形式废热中，以发动机排气废热比重最大。基于ORC原理的发动机废热发电，目前成为发动机研究的热点问题，成为下一代提高发动机燃油经济性的一个重要措施或手段。其中发动机尾气的排烟温度高达500℃以上。在ORC系统中，如何吸收发动机尾气的废热成为发动机ORC系统的一个关键点。由于发动机尾气的成分复杂，含有大量的腐蚀性气体，尤其是在NOX和SOX等物质与H2o气体在低于150℃以上形成酸性粘性液体粘附在热量回收器金属表面，对金属产生致命的腐蚀性破坏。同时，由于发动机尾气温度高达500℃以上，对热量回收器耐高温性能提出了特殊要求，并且发动机尾气碳颗粒的存在，使传统的强化传热换热器的设计开发面临挑战。
传统的换热器通常采用铝材制作，冷却管内侧为热媒通道，冷却管外侧冷媒通道。这种结构的换热器无法在发动机尾气积碳、酸性物质的腐蚀以及高温等恶劣工作环境下工作，同时也无法直接通过冷媒回收并利用废热。
发明内容
本实用新型要解决的是现有技术存在的发动机尾气背压低于5kpa工况下，发动机尾气积碳、酸性物质的腐蚀以及高温等恶劣工作环境下，对热量回收器设计要求空间体积小，重量轻、耐高温、耐腐蚀以及不易积碳等要求的问题，旨在提供一种高效紧凑的管带式发动机尾气热量回收器。同时，常规的发动机尾气是经过涡轮增压器后，直接排放大气，因此发动机排气系统增加尾气热量回收器后所产生尾气阻力非常敏感，如果尾气阻力过大，其直接影响发动机效率和油耗。因此基于上述工况环境，本实用新型采用以开下的解决方案：
为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，包括一组扁管、左主板、右主板、左端板和右端板，其特征在于所述的一组扁管两端分别连接到所述的左主板和右主板；由所述的左主板和左端板围成的第一冷媒腔室和由所述的右主板和右端板围成的第二冷媒腔室分别与所述扁管的两端连通，并构成冷侧通道；扁管外侧与芯子外壳之间为热侧通道；所述的第一冷媒腔室上设有冷媒进口管和冷媒出口管，所述扁管内设有内置翅片，相邻扁管之间设有外置翅版；各部件均采用不锈钢材料，连接部分通过镍基钎焊焊接。
本实用新型发动机尾气废热回收器芯子，安装在外壳内后就形成一个完整的废热回收器。其主要利用热介质如发动机缸套水或导热油等液体热载体吸收发动机高温尾气的热量，进而再利用吸热后的热载体把有机工质进行加热沸腾，利用有机工质蒸汽并推动膨胀机做功。本实用新型采用管带式结构，各部件均采用不锈钢材料制成，并采用镍基钎焊工艺焊接，适用于发动机尾气积碳、酸性物质的腐蚀以及高温等恶劣工作环境下工作。本实用新型还具有体积小，重量轻，尾气阻力小等优点。
根据本实用新型，所述的扁管可以单排设置，也可以多排设置，以2～3排布置为宜。根据工况条件，所述的左主板和/或右主板上设有隔板，所述的隔板把冷媒分隔成多个流程，以提扁管内冷媒液体的流速，实现强化传热。流程布置方式，总体上，采用错流形式下逆流方式。
根据本实用新型，所述的内置翅片为错齿型的强化传热翅片，以提高流体在管内部的扰流，破坏流体边界层，实现强化传热目的。内置翅片厚度为0.2～0.3mm。
根据本实用新型，所述的外置翅版为波纹型强化传热翅片，厚度为0.20～0.25mm，波幅为0.8～1.2mm。采用小波幅的波纹型翅片，以最大可能的减少碳颗粒在翅片表面的积累，从而实现强化传热和尾气阻力小的特点。
根据本实用新型，所述的扁管的高度为3.0～5.0mm，扁管的宽度为40～80mm，扁管的厚度为0.4～0.5mm。
附图说明
图1是本实用新型的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子的结构示意图。
图2是本实用新型的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子的主视意图。
图3是图2的仰视图。
图4是图2的左视图。
图5是本实用新型的主板的结构示意图。
图6是本实用新型的扁管的结构示意图。
图7是本实用新型的外置翅片的结构示意图。
图8是本实用新型的内置翅片的结构示意图。
图中，1-扁管，2-左主板，3-内置翅片，4-外置翅片，5-隔板，6-第一冷媒腔定，7-第二冷媒腔定，8-冷媒进口管，9-冷媒出口管，10-左端板，11-右端板，12-右主板。
具体实施方式
参照附图，本实用新型的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，包括一组扁管1、左主板2、右主板12、左端板10和右端板11。所述的一组扁管1两端分别连接到所述的左主板2和右主板12；由所述的左主板2和左端板10围成的第一冷媒腔室6和由所述的右主板12和右端板11围成的第二冷媒腔室7分别与所述扁管1的两端连通；所述的第一冷媒腔室6上设有冷媒进口管8和冷媒出口管9。
所述的第一冷媒腔室6、一组扁管1和第二冷媒腔室7并构成冷侧通道，其内充有冷媒介质，如发动机缸套水或导热油等液体热载体。将本实用新型的芯子安装到外壳内构成一个完整的回收器，扁管1外侧与芯子外壳之间的空间构成热侧通道。冷侧通道内的流体介质通过热交换吸收热侧通道内的发动机高温尾气的热量，进而再利用吸热后的热载体把有机工质进行加热沸腾，利用有机工质蒸汽并推动膨胀机做功，起到发动机尾气废热回收的效果。
所述的一组扁管1分2排布置。所述的扁管1的高度为3.0～5.0mm，扁管1的宽度为40～80mm，扁管1的厚度为0.4～0.5mm。每个扁管1内设有内置翅片3，所述的内置翅片3为错齿型的强化传热翅片，以提高流体在管内部的扰流，破坏流体边界层，实现强化传热目的。所述内置翅片3的厚度为0.2～0.3mm。
相邻扁管1之间设有外置翅版4；所述的外置翅版4为波纹型强化传热翅片，厚度为0.20～0.25mm，波幅为0.8～1.2mm。采用小波幅的波纹型翅片，以最大可能的减少碳颗粒在翅片表面的积累，从而实现强化传热和尾气阻力小的特点。
根据实际工况条件，对扁管内冷侧通道中的液体流动可以采用多流程的布置方式，以提高管内液体流速，实现强化传热。流程布置方式，总体上错流形式下逆流方式。所述多流程布置方式通过在所述的左主板2和/或右主板12上设置隔板5来实现。
本实用新型的废热回收器芯子，一个很重要的特点在于扁管内为冷侧通道，其内介质为发动机缸套水或导热油等液体热载体。而扁管与外壳之间的为热侧通道，其内介质为发动机高温尾气。由于发动机尾气含有大量的腐蚀性气体，在高温状态下形成酸性粘性液体粘附在热量回收器金属表面，对金属产生致命的腐蚀性破坏，因此本实用新型的所有部件均采用不锈钢材料。并且，各部件组装完成后通过镍基钎焊进行焊接，以避免其他焊接材料的酸性气体成分腐蚀问题。
应该理解到的是：上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，包括一组扁管(1)、左主板(2)、右主板(12)、左端板(10)和右端板(11)，其特征在于所述的一组扁管(1)两端分别连接到所述的左主板(2)和右主板(12)；由所述的左主板(2)和左端板(10)围成的第一冷媒腔室(6)和由所述的右主板(12)和右端板(11)围成的第二冷媒腔室(7)分别与所述扁管(1)的两端连通，并构成冷侧通道；扁管(1)外侧与芯子外壳之间为热侧通道；所述的第一冷媒腔室(6)上设有冷媒进口管(8)和冷媒出口管(9)，所述扁管(1)内设有内置翅片(3)，相邻扁管(1)之间设有外置翅版(4)；各部件均采用不锈钢材料，连接部分通过镍基钎焊焊接。
2.如权利要求1所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的扁管(1)以2～3排布置。
3.如权利要求1所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的左主板(2)和/或右主板(12)上设有隔板(5)，所述的隔板(5)把冷媒分隔成多个流程。
4.如权利要求3所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的多个流程采用错流形式下逆流方式布置。
5.如权利要求1所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的内置翅片(3)为错齿型的强化传热翅片，厚度为0.2～0.3mm。
6.如权利要求1所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的外置翅版(4)为波纹型强化传热翅片，厚度为0.20～0.25mm，波幅为0.8～1.2mm。
7.如权利要求5或6所述的一种管带式结构的发动机尾气废热回收器芯子，其特征在于所述的扁管(1)的高度为3.0～5.0mm，扁管(1)的宽度为40～80mm，扁管(1)的厚度为0.4～0.5mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105953617A (zh) * 2016-05-04 2016-09-21 浙江银轮机械股份有限公司 一种用于发动机尾气蒸发过热器的芯子
CN106705707A (zh) * 2017-02-22 2017-05-24 浙江银轮机械股份有限公司 一种用于增程电动车微型燃气轮机的回热器

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