CN210738652U - 发动机尾气余热回收利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机尾气余热回收利用装置，包括管壳体、散热金属管和吸热金属管；所述管壳体内部沿轴向从左到右依次设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板,所述第一隔板和管壳体左侧内壁之间形成进气腔,所述第一隔板和第二隔板之间形成进水腔,所述第二隔板和第三隔板之间形成换热腔,所述第三隔板和第四隔板之间形成出水腔,所述第四隔板和管壳体右侧内壁之间形成出气腔,所述进气腔和出气腔之间通过所述散热金属管连通,所述进水腔和出水腔之间通过所述吸热金属管连通，所述散热金属管和吸热金属管均穿过换热腔；所述换热腔内填充有用于蓄热或放热的相变材料。

Description

发动机尾气余热回收利用装置

技术领域

本实用新型涉及废气余热回收领域，具体涉及一种发动机尾气余热回收利用装置。

背景技术

石油等化石燃料在内燃机燃烧做功后产生的高温废气在排气系统中的温度高达100℃-800℃(排气歧管出气口处约为800℃，前段排气管出气口处约为550℃，前氧传感器处约为420℃，中段排气管出气口处约为400℃，三元催化器出气口处和后氧传感器处约为450℃，后段排气管出气口处约为300℃，消声器出气口处约为180℃，排气尾管出气口处约为100℃)，从能量利用的角度来看，这部分低品味能量直接排入大气，是一种很大的能量损失，同时也对坏境产生了明显的热污染，助推了城市热岛效应。现有针对内燃机废热利用的技术，一是采用温差发电技术将废热转化为电力，但由于该技术方案涉及到较复杂的转化设备限制，目前不具有大规模应用性。另外，利用相变蓄热技术对发动机冷却水能量进行回收，产生热质供发动机冷启动使用，该方法由于回收能量总量少，实用性一般。

因此，为解决以上问题，需要一种发动机尾气余热回收利用装置，进气口与后段排气管出气口连通，出气口与消声器进气口连通，发动机高温废气加热相变材料，使相变材料产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存热量，当发动机停止工作时，相变材料进行从液态到固态的逆相变，释放储存的热量用于加热水，以供车上人员在郊外生活用水。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供发动机尾气余热回收利用装置，进气口与后段排气管出气口连通，出气口与消声器进气口连通，发动机高温废气加热相变材料，使相变材料产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存热量，当发动机停止工作时，相变材料进行从液态到固态的逆相变，释放储存的热量用于加热水，以供车上人员在郊外生活用水。

本实用新型的发动机尾气余热回收利用装置，包括管壳体、散热金属管和吸热金属管；所述管壳体内部沿轴向从左到右依次设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板,所述第一隔板和管壳体左侧内壁之间形成进气腔,所述第一隔板和第二隔板之间形成进水腔,所述第二隔板和第三隔板之间形成换热腔,所述第三隔板和第四隔板之间形成出水腔,所述第四隔板和管壳体右侧内壁之间形成出气腔,所述进气腔和出气腔之间通过所述散热金属管连通,所述进水腔和出水腔之间通过所述吸热金属管连通，所述散热金属管和吸热金属管均穿过换热腔；所述换热腔内填充有用于蓄热或放热的相变材料。

进一步，所述散热金属管沿径向从里到外依次分布有内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管；所述内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管为多个并各自对应圆周方向间隔分布。

进一步，所述内散热金属管和中散热金属管之间分布有内吸热金属管；所述中散热金属管和外散热金属管之间分布有外吸热金属管；所述内吸热金属管和外吸热金属管为多个并各自对应圆周方向间隔分布。

进一步，所述内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管分别布置4根、8根和8根；所述内吸热金属管和外吸热金属管分别布置4根和8根。

进一步，所述相变材料采用赤藻糖醇。

进一步，所述换热腔内设置有多根金属导热丝，所述金属导热丝两端分别与第二隔板和第三隔板连接。

进一步，所述散热金属管和吸热金属管均采用铜管。

进一步，所述散热金属管和吸热金属管的外壁分别设置有用于增大热交换面积的环肋片。

进一步，所述管壳体端面圆心处设有进气口，且进气口与所述进气腔相连通；所述管壳体纵向方向设有进水口，且进水口与所述进水腔相连通；所述管壳体纵向方向设有出水口，且出水口与所述出水腔相连通；所述管壳体端面圆心处设有出气口，且出气口与所述出气腔相连通。

进一步，所述散热金属管与吸热金属管管径比为1.5:1。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种发动机尾气余热回收利用装置，在发动机高温废气流动过程中，能够对位于换热腔内的相变材料进行加热，使相变材料产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存热量；当发动机停止工作时，由于没有高温废气的加热，相变材料进行从液态到固态的逆相变，释放出储存的热量，对进水腔、吸热金属管和出水腔中的水进行加热，以供车上人员在郊外生活用水，满足了人们驾驶车辆在野外旅行或者工作时基本的生活用水需要，也不额外消耗电能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的断面示意图；

图3为本实用新型中环肋片示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的断面示意图，图3为本实用新型中环肋片示意图，如图所示，本实施例中的发动机尾气余热回收利用装置，包括管壳体1、散热金属管4和吸热金属管5；所述管壳体1内部沿轴向从左到右依次设有第一隔板10、第二隔板11、第三隔板12和第四隔板13,所述第一隔板10和管壳体1左侧内壁之间形成进气腔6,所述第一隔板10和第二隔板11之间形成进水腔7,所述第二隔板11和第三隔板12之间形成换热腔14,所述第三隔板12和第四隔板13之间形成出水腔8,所述第四隔板13和管壳体1右侧内壁之间形成出气腔9,所述进气腔6和出气腔9之间通过所述散热金属管4连通,所述进水腔7和出水腔8之间通过所述吸热金属管5连通，所述散热金属管4和吸热金属管5均穿过换热腔14；所述换热腔14内填充有用于蓄热或放热的相变材料。发动机高温废气从后段排气管出气口排出后(此时废气温度约为300℃)，然后废气从进气腔6流经散热金属管4进入出气腔9，最后废气从出气腔9排出向消声器进气口流动。在发动机高温废气流动过程中，能够对位于换热腔14内的相变材料进行加热，使相变材料产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存热量；当发动机停止工作时，由于没有高温废气的加热，相变材料进行从液态到固态的逆相变，释放出储存的热量，对进水腔7、吸热金属管5和出水腔8中的水进行加热，以供车上人员在郊外生活用水，满足了人们驾驶车辆在野外旅行或者工作时基本的生活用水需要，也不额外消耗电能。

本实施列中，所述散热金属管4沿径向从里到外依次分布有内散热金属管4a、中散热金属管4b和外散热金属管4c；所述内散热金属管4a、中散热金属管4b和外散热金属管4c为多个并各自对应圆周方向间隔分布；所述散热金属管4与进气腔6和出气腔9连接处均设有锥套型密封圈，不仅密封性好，而且起到紧固的作用。

本实施列中，所述内散热金属管4a和中散热金属管4b之间分布有内吸热金属管5a；所述中散热金属管4b和外散热金属管4c之间分布有外吸热金属管5b；所述内吸热金属管5a和外吸热金属管5b为多个并各自对应圆周方向间隔分；所述吸热金属管与进水腔7和出水腔9连接处均设有锥套型密封圈，不仅密封性好，而且起到紧固的作用。

本实施例中，所述相变材料采用赤藻糖醇。赤藻糖醇是一种广泛应用于太阳能热利用、工业废热和余热回收领域的中温相变蓄热材料，相变温度为118℃，发动机高温废气的加热使赤藻糖醇从固态转变到液态，熔化的过程中会吸收并储存热量，当发动机停止工作时，由于没有高温废气的加热，赤藻糖醇进行从液态到固态的逆相变，释放出储存的热量对水进行加热；赤藻糖醇具有较大的相变潜热值，密度大，储存较多热量所需的相变材料体积较小，同时具有良好的热稳定性，无毒、耐腐蚀。

本实施例中，所述换热腔14内设置有多根金属导热丝18，所述金属导热丝18两端分别与第二隔板11和第三隔板12连接。所述金属导热丝18为铜丝且均匀分布在换热腔14内，具体数量根据换热腔的体积进行选择，铜丝的两端分别点焊在第二隔板11和第三隔板12上。由于高温废气流动过程中热量会被换热腔14内的相变材料吸收，所以进气腔6内废气的温度高于出气腔9内废气的温度，散热金属管4内的废气温度也是靠近进气腔6一侧的温度更高，所以靠近进气腔6一侧的相变材料的温度提升速度会高于靠近出气腔9一侧的相变材料的温度提升速度，本实用新型利用金属导热丝18具有高热导率，能够在储/放热时保证相变材料内部的温度梯度小，使第二隔板11和第三隔板12之间的相变材料温度更加均匀，弥补相变材料导热性能较弱的不足。

本实施例中，所述散热金属管4和吸热金属管5均采用铜管；铜管具有的良好导热性能，在储存或释放热量时热量传递速度快。

本实施例中，所述散热金属管4和吸热金属管5的外壁分别设置有用于增大热交换面积的环肋片17；由于热交换面积的增大，该结构有利于铜管的传热，进一步提高热交换速度。

本实施例中，所述管壳体1端面圆心处设有进气口15，且进气口15与所述进气腔6相连通；所述管壳体1纵向方向设有进水口2，且进水口2与所述进水腔7相连通；所述管壳体1纵向方向设有出水口3，且出水口3与所述出水腔8相连通；所述管壳体1端面圆心处设有出气口16，且出气口16与所述出气腔9相连通。进气口15与后段排气管出气口连通，出气口16与消声器进气口连通；为了便于进水口2和出水口3与外部水管连接，本实用新型可以布置于汽车后备箱内，当然，由于野外工作者进行野外工作时(如高压线路维修、地质调查或资源勘探等)最常使用的车型为皮卡，本实用新型也可以布置于皮卡的车厢上。

本实时例中，所述所述散热金属管4与吸热金属管管5径比为1.5:1；管径最优比，能提高传热效率，达到强化传热的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：包括管壳体、散热金属管和吸热金属管；所述管壳体内部沿轴向从左到右依次设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板,所述第一隔板和管壳体左侧内壁之间形成进气腔,所述第一隔板和第二隔板之间形成进水腔,所述第二隔板和第三隔板之间形成换热腔,所述第三隔板和第四隔板之间形成出水腔,所述第四隔板和管壳体右侧内壁之间形成出气腔,所述进气腔和出气腔之间通过所述散热金属管连通,所述进水腔和出水腔之间通过所述吸热金属管连通，所述散热金属管和吸热金属管均穿过换热腔；所述换热腔内填充有用于蓄热或放热的相变材料。

2.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述散热金属管沿径向从里到外依次分布有内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管；所述内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管为多个并各自对应圆周方向间隔分布。

3.根据权利要求2所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述内散热金属管和中散热金属管之间分布有内吸热金属管；所述中散热金属管和外散热金属管之间分布有外吸热金属管；所述内吸热金属管和外吸热金属管为多个并各自对应圆周方向间隔分布。

4.根据权利要求3所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述内散热金属管、中散热金属管和外散热金属管分别布置4根、8根和8根；所述内吸热金属管和外吸热金属管分别布置4根和8根。

5.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述相变材料采用赤藻糖醇。

6.根据权利要求5所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述换热腔内设置有多根金属导热丝，所述金属导热丝两端分别与第二隔板和第三隔板连接。

7.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述散热金属管和吸热金属管均采用铜管。

8.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述散热金属管和吸热金属管的外壁分别设置有用于增大热交换面积的环肋片。

9.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述管壳体端面圆心处设有进气口，且进气口与所述进气腔相连通；所述管壳体纵向方向设有进水口，且进水口与所述进水腔相连通；所述管壳体纵向方向设有出水口，且出水口与所述出水腔相连通；所述管壳体端面圆心处设有出气口，且出气口与所述出气腔相连通。

10.根据权利要求1所述的一种发动机尾气余热回收利用装置，其特征在于：所述散热金属管与吸热金属管管径比为1.5:1。

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