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CN202853431U - 一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器 - Google Patents

一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器 Download PDF

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CN202853431U CN2012205054786U CN201220505478U CN202853431U CN 202853431 U CN202853431 U CN 202853431U CN 2012205054786 U CN2012205054786 U CN 2012205054786U CN 201220505478 U CN201220505478 U CN 201220505478U CN 202853431 U CN202853431 U CN 202853431U
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张红光
王恩华
范伯元
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Beijing University of Technology
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Beijing University of Technology
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Abstract

一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，属于节能减排技术领域。排气进口(2)和排气出口(7)分别与壳体(1)上端面和下端面相连，水平布置的换热管(8)上套有圆形横翅片(9)并通过左固定管板(3)、右固定管板(11)与壳体(1)相连，在换热管外，左固定管板(3)、右固定管板(11)和壳体(1)组成的空间内流动的是高温排气，左管箱(4)和右管箱(10)是由壳体(1)分别与左固定管板(3)和右固定管板(11)组成的两个密闭的空间，其内没有高温废气流动，在换热管(8)内流动的是高压的有机工质，有机工质的进口(6)和出口(5)与左管箱(4)相连，组成总体趋势为逆流型的交叉流布置。本实用新型设计结构紧凑，非常有利于各种车用发动机，尤其是车用汽油发动机。

Description

一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器
技术领域
本实用新型涉及一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，属于节能减排技术领域。
背景技术
当前车用发动机的燃料燃烧产生的热能只有一小部份被转换为有用功输出，还有近三分之二的热能被发动机的排气、冷却系统和发动机本体的对流和辐射散热白白消耗掉。如果这部份浪费的能量能得到有效利用，一方面可以提高发动机燃料的总热效率，节省能源消耗量，另一方面，可以降低发动机做功时向环境的散热，改善环境质量，减缓全球变暖的趋势。
目前利用发动机废弃的余热的方法主要有：利用余热取暖，利用废气高温的温差发电，利用余热的吸附式热泵制冷和利用余热的有机朗肯循环发电或输出有用功。利用余热取暖在冬季可以较好的利用发动机的余热，但在其它季节不需要取暖时无法充分利用发动机的余热。利用温差发电技术受到转换效率低的限制，目前还无法实现实用化的应用。利用吸附式热泵制冷装置往往体积太大，效率不高，也不适合车用发动机应用。利用有机朗肯循环的余热回收技术在当前效率是最高的，采用有机朗肯循环系统目前还在研究阶段，蒸发器是有机朗肯循环的余热回收的关键设备，设计满足车辆使用要求的蒸发器难度很大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑、换热面积大、排气阻力小、可靠性高、安装和维修方便的发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术解决方案:所述的一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其包括壳体1、排气进口2、排气出口7、有机工质进口6、有机工质出口5、换热管8、圆翅片9、左固定管板3、右固定管板11、左管箱4、右管箱10，其特征在于：排气进口2和排气出口7分别与壳体1上端面和下端面相连，水平布置的换热管8上套有圆形横翅片9并通过左固定管板3、右固定管板11与壳体1相连，在换热管外，左固定管板3、右固定管板11和壳体1组成的空间内流动的是高温排气，左管箱4和右管箱10是由壳体1分别与左固定管板3和右固定管板11组成的两个密闭的空间，其内没有高温废气流动，在换热管8内流动的是高压的有机工质，有机工质的进口6和出口5与左管箱4相连，组成总体趋势为逆流型的交叉流布置。
所述的换热管8采用单管程的设计，换热管束采用正三角形的叉排布置型式，换热管8上套的圆形横翅9为高翅片。
所述的排气进口2和排气出口7通过法兰与发动机的排气管相连，有机工质进口6和有机工质出口5通过法兰与有机朗肯循环的管路相连。
所述的排气进口2和排气出口7分别采用锥形渐扩管。
本实用新型的优点是：
1、采用管翅式的换热管束，一方面可以耐受发动机排气与有机工质之间换热时高温高压的工作条件，另一方面具有很大的换热面积，对于发动机排气等低对流换热系数的气体传热，可以使得设计结构更加紧凑，非常有利于车辆上使用。
2、采用叉排高横翅片管束布置，一方面有利于提高发动机排气时的湍流强度，提高了高温排气的对流换热系数，另一方面能减少发动机排气的阻力，有利于提高发动机的净输出功率。
3、换热管束采用单管程的水平布置型式，并布置成总体趋势成逆流型的交叉流，有利于有机工质在蒸发气化时的流动和传热，使得蒸发器的结构更进一步紧凑化。
4、蒸发器的壳侧和管侧与外部管路的连接采用法兰连接，有利于安装和以后的清洗和维修。
本实用新型可应用于各种车用发动机，尤其是车用汽油发动机。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中的A－A剖视示意图。
图中：1-壳体；2—排气进口；3—左固定管板；4—左管箱；5—有机工质出口；6—有机工质进口；7—排气出口；8—换热管；9—圆翅片；10—右管箱；11—右固定管板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型的一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其结构示意图如图1所示，其包括壳体1、排气进口2、排气出口7、有机工质进口6、有机工质出口5、换热管8、圆翅片9、左固定管板3、右固定管板11、左管箱4、右管箱10。排气进口2和排气出口7分别与壳体1上端面和下端面相连，水平布置的换热管8上套有圆形横翅片9并通过左固定管板3、右固定管板11与壳体1相连。在换热管外，左固定管板3、右固定管板11和壳体1组成的空间内流动的是高温排气；左管箱4和右管箱10是由壳体1分别与左固定管板3和右固定管板11组成的两个密闭的空间，其内没有高温废气流动；在换热管8内流动的是高压的有机工质。有机工质的进口6和出口5与左管箱4相连，组成总体趋势为逆流型的交叉流布置。
换热管8采用单管程的设计，换热管束采用正三角形的叉排布置型式，换热管8上套的圆形横翅9为高翅片。
排气进口2和排气出口7通过法兰与发动机的排气管相连，有机工质进口6和有机工质出口5通过法兰与有机朗肯循环的管路相连。
排气进口2和排气出口7分别采用锥形渐扩管。
本实用新型的具体工作过程如下：
在车用发动机开始工作以后，发动机排出的高温排气从排气管的上游经排气进口2流入蒸发器并加热换热管8，之后低温的发动机排气经排气出口7进入排气管的下游，并最终排放到大气环境中。与此同时，有机朗肯循环的工质泵起动，经有机工质进口6向换热管8输送低温液态的高压有机工质，在有机工质流经换热管8的过程中，逐渐吸收来自管外高温排气的热量，并变成饱和液体，接着进而蒸发气化生成饱和气体，高温高压的有机工质饱和气体经有机工质出口5通过管道输出给有机朗肯循环的膨胀机，在膨胀机中膨胀输出有用功后变成低压的过热气体，经冷凝器冷凝成低温的饱和液体后，再重新输送给工质泵进行下一个循环。

Claims (4)

1.一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其包括壳体(1)、排气进口(2)、排气出口(7)、有机工质进口(6)、有机工质出口(5)、换热管(8)、圆翅片(9)、左固定管板(3)、右固定管板(11)、左管箱(4)、右管箱(10)，其特征在于：排气进口(2)和排气出口(7)分别与壳体(1)上端面和下端面相连，水平布置的换热管(8)上套有圆形横翅片(9)并通过左固定管板(3)、右固定管板(11)与壳体(1)相连，在换热管外，左固定管板(3)、右固定管板(11)和壳体(1)组成的空间内流动的是高温排气，左管箱(4)和右管箱(10)是由壳体(1)分别与左固定管板(3)和右固定管板(11)组成的两个密闭的空间，其内没有高温废气流动，在换热管(8)内流动的是高压的有机工质，有机工质的进口(6)和出口(5)与左管箱(4)相连，组成总体趋势为逆流型的交叉流布置。
2.根据权利要求1所述的一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其特征在于：所述的换热管(8)采用单管程的设计，换热管(8)构成的换热管束采用正三角形的叉排布置型式，换热管(8)上套的圆形横翅(9)为高翅片。
3.根据权利要求1所述的一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其特征在于：所述的排气进口(2)和排气出口(7)通过法兰与发动机的排气管相连，有机工质进口(6)和有机工质出口(5)通过法兰与有机朗肯循环的管路相连；
4.根据权利要求1所述的一种发动机排气余热回收用有机朗肯循环蒸发器，其特征在于：所述的排气进口(2)和排气出口(7)分别采用锥形渐扩管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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