CN214698040U - 一种大功率发动机的热交换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率发动机的热交换系统，包括热交换器和换水组件，所述热交换器包括低温热交换器和高温热交换器，所述换水组件与低温热交换器、高温热交换器连接形成第一水循环组；所述低温热交换器与发动机的中冷器通过第二水循环组完成热量交换，所述高温热交换器与发动机机体通过第三水循环组完成热量交换；本实用新型通过换水组件与低温热交换器、高温热交换器连接形成第一水循环组，以及第二水循环组、第三水循环组，实现一次循环，经设定温度差，可以实现发动机中两个部件的有效降温，系统简单，一进一出接口，提高产品的成套性，大大简化了冷却系统，提高了冷却效率。

Description

一种大功率发动机的热交换系统

技术领域

本实用新型涉及发动机冷却装置技术领域，特别涉及一种大功率发动机的热交换系统。

背景技术

发动机在运行的过程中会产生余热，要使发动机连续稳定运行，需要保证发动机能够将产生的余热排放到外部，以达到发动机的热平衡。现有的发动机大多采用风扇强制冷却，这种手段限制较小，结构简单，经济型比较好。但是这种手段要求有较好的通风条件，将排放出的余热散发出去，避免发动机周边的温度较快上升。

特别是在山洞，地下等环境中，设置风道的难度大大增加，成本也急剧上升。而在山洞，地下工作，大功率发电机组又是必不可少的设备。水冷发动机具有功率大，稳定性高，对环境要求较小的特点。通过外置管道将冷却水导入冷却系统，在热交换器中冷却水与发动机热水进行交换，将热量带出发动机。这种机组广泛应用于不适于布置排风系统的场景。

中国实用新型为一种发动机水冷散热装置，公告号为CN210919220U，公告日为20200703，本实用新型公开了一种发动机水冷散热装置，包括第一水箱、第二水箱、安装结构、第一循环水冷结构以及第二循环水冷结构，所述第一水箱和第二水箱分别位于发动机的两侧，所述第一水箱和第二水箱在相互靠近的一侧固定安装有散热板，所述散热板的宽度大于发动机的宽度，所述散热板的顶端开设有空腔，两块所述散热板之间通过安装结构的一部分连接，且两块散热板的顶端空腔内均设置有安装结构，所述第一循环水冷结构位于第一水箱的上方，且与发动机的上端部分相匹配，所述第二循环水冷结构位于第一水箱和第二水箱的侧面，且与发动机的下端部分相匹配。本实用新型便于安装拆卸，提高了其安装拆卸时的工作效率，且适用于多种不同形状的发动机。上述技术方案主要解决现有水冷散热装置不便于安装拆卸，导致安装拆卸工作效率较低的问题，虽然也设有第一循环水冷结构以及第二循环水冷结构，但是与本申请解决的技术问题不同，技术方案也有区别。

实用新型内容

本实用新型目的是为设计一种发动机热循环系统，在降低发动机冷却系统布置成本的基础上，满足在地下，山洞等环境下布置大功率发电机组的要求，所采取的技术方案是：

一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，包括热交换器和换水组件，所述热交换器包括低温热交换器和高温热交换器，所述换水组件与低温热交换器、高温热交换器连接形成第一水循环组；所述低温热交换器与发动机的中冷器通过第二水循环组完成热量交换，所述高温热交换器与发动机机体通过第三水循环组完成热量交换。

进一步，所述换水组件通过进水管与低温热交换器的低温进口连接，低温热交换器内低温进口通过低温管路连接有低温出口，低温热交换器的低温出口通过管道连接高温热交换器的高温进口，高温热交换器内高温进口通过高温管路连接有高温出口，所述高温热交换器的高温出口通过回水管与换水组件连接。

进一步，所述第二水循环组包括第二水循环管路，所述第二水循环管路的一部分位于低温热交换器内与低温管路进行热量交换，第二水循环管路的另一部分位于发动机的中冷器中。

进一步，所述第三水循环组包括第三水循环管路，所述第三水循环管路的一部分位于高温热交换器内与高温管路进行热量交换，第三水循环管路的另一部分位于发动机机体中。

进一步，所述换水组件包括换热池，换热池上分别开设有放水管和补液管，所述补液管另一端连通有补液池，补液池水量远大于换液池。

本实用新型所具有的有益效果为：

本实用新型为一种大功率发动机的热交换系统，通过换水组件与低温热交换器、高温热交换器连接形成第一水循环组，以及第二水循环组、第三水循环组，实现一次循环，经设定温度差，可以实现发动机中两个部件的有效降温，系统简单，一进一出接口，提高产品的成套性，大大简化了冷却系统，提高了冷却效率，满足了对水量的要求较低的要求，实现了性能优良、运行稳定的发动机使用在地下，山洞等空间，保障了客户的需求。

附图说明

图1为本实用新型的循环原理图；

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1-2所示，针对地下，山洞等空间内一般不宜进行风冷，而水冷需要的水量较大，给施工及水泵带来较大压力。本申请涉及了一种大功率发动机的热交换系统，包括与发动机连通的热交换器2和换水组件1，所述热交换器2包括低温热交换器21和高温热交换器22，所述换水组件1与低温热交换器21、高温热交换器22连接形成第一水循环组；本实施例中，换水组件1与低温热交换器21、高温热交换器22串联连接，所述换水组件1通过进水管11与低温热交换器21的低温进口211连接，低温热交换器21内低温进口211通过低温管路连接有低温出口212，低温热交换器21的低温出口212通过管道连接高温热交换器22的高温进口221，高温热交换器22内高温进口221通过高温管路连接有高温出口222，所述高温热交换器22的高温出口222通过回水管12与换水组件1连接。如图1-2所示，所述低温热交换器21与发动机的中冷器4通过第二水循环组3完成热量交换，所述高温热交换器22与发动机机体5通过第三水循环组6完成热量交换。

如图1-2所示，考虑到山洞环境及野外条件限制，换水组件1的进水温度设置为40℃，为降低成本，进水流量设定为50m³/h； 40℃的水从低温进口211进入低温热交换器21，通过热量交换46℃的水从低温出口212流出经高温进口221进入高温热交换器22内，通过热量交换后60℃的水从高温出口222流出，通过回水管12重新回到换水组件1内；通过设置第一水循环组，将换水组件1内的水依次通过低温热交换器21、高温热交换器22，分别实现对发动机的中冷器4和发动机机体5进行冷却，一次循环，经设定温度差，可以实现发动机中两个部件的有效降温，系统简单，一进一出接口，提高产品的成套性，大大简化了冷却系统，提高了冷却效率。

如图1-2所示，为了实现低温热交换器21与发动机的中冷器4进行热量交换，满足中冷器4305kW的散热需求，本实施例中，所述第二水循环组3包括第二水循环管路，所述第二水循环管路的一部分位于低温热交换器21内与低温管路进行热量交换，第二水循环管路的另一部分位于发动机的中冷器4中；本实施例中，低温热交换器21通过设置DN80低温连接口安装第二水循环管路，从而实现与中冷器4连接，保证热交换器2与中冷器4中防冻液进行热量交换，使得中冷器4中防冻液的温度不超过60℃。

如图1-2所示，为了实现高温热交换器22与发动机机体5进行热量交换，满足发动机机体5740kW的散热需求，本实施例中，所述第三水循环组6包括第三水循环管路，所述第三水循环管路的一部分位于高温热交换器22内与高温管路进行热量交换，第三水循环管路的另一部分位于发动机机体5中；本实施例中，高温低温热交换器21通过DN125高温连接口安装第三水循环管路，从而实现与发动机机体5连接，保证热交换器2与发动机机体5中防冻液进行热量交换，使得发动机机体5中防冻液的温度不超过84℃。

如图1-2所示，为了将高温热交换器22输出的高温水经过降温处理至进水温度，保证第一水循环组有效进行，本实施例中，所述换水组件1包括换热池，换热池上分别开设有放水管16和补液管15，所述补液管15另一端连通有补液池14，补液池14水量远大于换液池13。

当换热池内温度较低时，放水管16、补液管15及水泵不开启，补液池14不参与循环，通过水泵驱动换热池的水在热交换器2内部流动来起到换热的作用，将换热池的水依次通过低温热交换器21、高温热交换器22进行热量交换；当换热池温度较高时，打开补液管15及水泵，同时打开放水管16，通过交换补液池14的冷却水经补液管15进入换液池13内，降低换液池13内水的温度，从而来保证留至热交换器2内的进水温度为设定的温度，比如40℃。补液池14的水量远大于换液池13的水量，不用单独设计，可以使用消防水池等代替；在发挥补液功能的同时，不会增加额外的成本，适用性强。

本实用新型的工作过程为：

工作时，通过水泵将换热池内的冷却水（40℃）从低温进口211进入低温热交换器21，进入低温热交换器21的冷却水流经低温管路，通过低温管路与第二水循环管路进行热量交换，第二水循环管路中的防冻液与中冷器4进行热量交换，经过多次热量交换实现冷却水变为低温水（46℃），低温水从低温热交换器21的低温出口212流出并从高温进口221进入高温热交换器22，进入高温热交换器22的低温水流经高温管路，通过高温管路与第三水循环管路进行热量交换，第三水循环管路中的防冻液与发动机机体5进行热量交换，经过多次热量交换实现低温水变为高温水（60℃），高温水从高温出口222流出，通过回水管12重新回到换水组件1内，高温水经过回水管12的路途中进行热量散失。

当换热池内温度较低时，放水管16、补液管15及水泵不开启，补液池14不参与循环，通过水泵驱动换热池的水在热交换器2内部流动来起到换热的作用，将换热池的水依次通过低温热交换器21、高温热交换器22进行热量交换；当换热池温度较高时，打开补液管15及水泵，同时打开放水管16，通过交换补液池14的冷却水经补液管15进入换液池13内，降低换液池13内水的温度，从而来保证留至热交换器2内的冷却水温度为设定的温度（40℃）。

本实用新型为一种大功率发动机的热交换系统，通过换水组件1与低温热交换器21、高温热交换器22连接形成第一水循环组，以及第二水循环组3、第三水循环组6，实现一次循环，经设定温度差，可以实现发动机中两个部件的有效降温，系统简单，一进一出接口，提高产品的成套性，大大简化了冷却系统，提高了冷却效率，满足了对水量的要求较低的要求，实现了性能优良、运行稳定的发动机使用在地下，山洞等空间，保障了客户的需求。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，包括热交换器和换水组件，所述热交换器包括低温热交换器和高温热交换器，所述换水组件与低温热交换器、高温热交换器连接形成第一水循环组；

所述低温热交换器与发动机的中冷器通过第二水循环组完成热量交换，所述高温热交换器与发动机机体通过第三水循环组完成热量交换。

2.根据权利要求1所述的一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，所述换水组件通过进水管与低温热交换器的低温进口连接，低温热交换器内低温进口通过低温管路连接有低温出口，低温热交换器的低温出口通过管道连接高温热交换器的高温进口，高温热交换器内高温进口通过高温管路连接有高温出口，所述高温热交换器的高温出口通过回水管与换水组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，所述第二水循环组包括第二水循环管路，所述第二水循环管路的一部分位于低温热交换器内与低温管路进行热量交换，第二水循环管路的另一部分位于发动机的中冷器中。

4.根据权利要求3所述的一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，所述第三水循环组包括第三水循环管路，所述第三水循环管路的一部分位于高温热交换器内与高温管路进行热量交换，第三水循环管路的另一部分位于发动机机体中。

5.根据权利要求4所述的一种大功率发动机的热交换系统，其特征在于，所述换水组件包括换热池，换热池上分别开设有放水管和补液管，所述补液管另一端连通有补液池，补液池水量远大于换液池。

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