專利名稱：一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種熱交換器，特別是涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的 熱交換器。
背景技術(shù)：
熱交換器又稱換熱器和換熱設備，它是不同或同種工質(zhì)之間傳遞轉(zhuǎn)換能量從而實 現(xiàn)加熱或冷卻等目的的設備。熱交換器一般是采用固體間壁(傳熱面)將不同溫度的流體 隔開，也有的是兩種流體在熱交換器內(nèi)直接接觸而進行熱量交換。熱交換器的規(guī)格繁多，根據(jù)作用原理可分為間壁式換熱器、蓄熱式換熱器和混合 式換熱器；根據(jù)使用目的可分為冷卻器、加熱器、冷凝器和汽化器；根據(jù)結(jié)構(gòu)材料可分為金 屬材料換熱器和非金屬材料換熱器；根據(jù)傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)可分為管式換熱器和板式換 熱器。目前，熱交換器作為工質(zhì)流動和傳熱的基本部件已經(jīng)被廣泛地應用于動力、制冷、 化工、能量轉(zhuǎn)換等諸多領域，在保障各類工程設備正常運行中起著關(guān)鍵的作用。眾所周知，作為熱機的內(nèi)燃發(fā)動機的熱效率一般為18% 34%，內(nèi)燃發(fā)動機工作 時，內(nèi)部燃油所產(chǎn)生的熱能，其中的一小部分用于為水循環(huán)系統(tǒng)散熱，另外約50%的熱能從 發(fā)動機的排氣口排出直接進入大氣環(huán)境中，這部分熱能相當可觀，它的直接排放造成了能 源的極大浪費，同時也污染了環(huán)境。中國發(fā)明專利申請200910205186. 3公開了一種廢氣熱交換器，包括廢氣通路和 錯位散熱片，錯位散熱片包括多個側(cè)壁和多個頂壁，錯位散熱片被限定成沿錯位方向彼此 錯位的多個節(jié)片，多個側(cè)壁沿錯位方向連續(xù)設置，熱量在流過廢氣通路的廢氣和在廢氣通 路的外部流動的冷卻流體之間進行交換，該種結(jié)構(gòu)的熱交換器可使熱傳輸性能進一步改 善，但是，它的缺陷在于該熱交換器的結(jié)構(gòu)十分復雜，制作成本高，不利于廣泛地普及使 用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠提高傳熱系數(shù)、增加換熱量、提高 燃油利用率且環(huán)保的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器。本實用新型的上述目的通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱 能回收的熱交換器，包括殼體、熱交換管及其進、出口，其特征在于所述殼體為一低沸點介 質(zhì)的腔體，在該腔體的腔壁上分別設有廢氣進、出口和一對用于低沸點介質(zhì)進出的介質(zhì)進、 出口，位于所述腔體內(nèi)的熱交換管則以內(nèi)燃發(fā)動機廢氣為高溫介質(zhì)，所述熱交換管包括進 氣管和換熱管，至少所述換熱管采用高波波紋管制成，所述進氣管設置在所述廢氣進口內(nèi)， 進氣管的其中一管端用于與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口連接，另一管端則與換熱管的管壁連接并 相通，所述換熱管的一管端封閉，另一管端則是所述殼體上的廢氣出口 ；所述低沸點介質(zhì)從 介質(zhì)進口進入殼體內(nèi)，并在其內(nèi)壁與熱交換管的外壁之間的空間流動，與熱交換管內(nèi)的高溫廢氣進行熱交換后，從所述介質(zhì)出口流出熱交換器。根據(jù)熱工學原理，強化傳熱的重要手段是大幅提高熱交換器的傳熱系數(shù)，增加換 熱量，而本實用新型的熱交換管采用現(xiàn)有的不銹鋼高波波紋管，取代了現(xiàn)有熱交換器中所 使用的銅管，可提高廢氣與低沸點工質(zhì)在熱交換器中的流速，可使廢氣直接沖刷管壁，從而 消除在現(xiàn)有熱交換器中流體在流動時易出現(xiàn)的旋渦死滯區(qū)，增加了流體的擾動與混合，使 得流體邊界層和底層無法產(chǎn)生，廢氣不斷產(chǎn)生紊流強烈改變換熱面狀況，從而大幅提高換 熱系數(shù)，增加換熱量，提高燃油利用率；獲得高溫的低沸點介質(zhì)可以通過換能裝置等輸出動 力，動力輸出到發(fā)電機、機械傳動裝置或者液壓傳動裝置等其它傳動系統(tǒng)上。作為本實用新型的推薦的實施方式，所述熱交換管的管壁厚度在0. 2 0. 5mm范 圍內(nèi)。熱交換管的管壁較薄，可以使得低沸點介質(zhì)與廢氣的熱量交換更為充分，從而提高換 熱效率。作為本實用新型的進一步改進，所述殼體為外壁上敷設有保溫層的金屬管體，在 該管體的一端設置有所述的介質(zhì)進口，在該管體的另一端則設置有所述的廢氣出口，所述 的介質(zhì)出口設置在靠近廢氣出口端的殼體的管體壁上，以便讓低沸點介質(zhì)自進入殼體后就 順著熱交換管的走向流動，從而與廢氣作充分的熱交換，在低沸點介質(zhì)與廢氣進行熱交換 的同時，保溫層可阻止低沸點介質(zhì)所獲得的熱量向外界環(huán)境中散發(fā)，以減少熱量的損耗。作為本實用新型的一種實施方式，所述低沸點介質(zhì)可以是烷烴類有機化合物、氟 立昂、氨或醇類化合物，其中，所述烷烴類有機化合物為乙烷、丙烷、丁烷或戊烷或以上烷烴 類有機化合物的衍生物；所述醇類化合物為甲醇或者乙醇。本實用新型所述內(nèi)燃發(fā)動機可以是壓燃式發(fā)動機或點燃式發(fā)動機等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下顯著的技術(shù)效果⑴本實用新型采用了不銹鋼高波波紋管作為熱交換管，以取代現(xiàn)有作為熱交換管 的銅管，提高了廢氣與低沸點工質(zhì)在熱交換器中的流速，可使廢氣直接沖刷管壁，從而消除 了在現(xiàn)有熱交換器中流體在流動時易出現(xiàn)的旋渦死滯區(qū)，增加了流體的擾動與混合，使得 流體邊界層和底層無法產(chǎn)生，廢氣不斷產(chǎn)生紊流強烈改變換熱面狀況，從而大幅提高了換 熱系數(shù)，增加了換熱量，也提高了燃油利用率。⑵本實用新型收集的熱能可以轉(zhuǎn)化為有效功，能夠大幅提高燃油的利用效率，例 如獲得高溫的低沸點介質(zhì)可以通過換能裝置等將熱能轉(zhuǎn)化為動力輸出，可用于發(fā)電機、機 械傳動裝置或者液壓傳動裝置等其它傳動系統(tǒng)上，使得節(jié)能降耗具有積極的經(jīng)濟效益。⑶本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，便于推廣普及。⑷本實用新型降低了大氣環(huán)境污染和城市熱污染，有利于環(huán)境保護。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。


圖1為本實用新型的透視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器1是本實用新型的一種 實施例，它具有一金屬管形的殼體2，所述殼體為一低沸點介質(zhì)的腔體，該殼體2的外壁上敷設有保溫層，殼體2的腔壁上設有6個廢氣進口 21與一個廢氣出口 22，和一對用于低沸 點介質(zhì)B進出的介質(zhì)進口 23與介質(zhì)出口 24;在殼體2內(nèi)設置的用于內(nèi)燃發(fā)動機廢氣A流 動的熱交換管3，熱交換管3，該熱交換管3包括6個進氣管31和一個換熱管32，其中，換熱 管32采用不銹鋼高波波紋管制成，6個進氣管31沿換熱管32軸向排列，其另一管端對應與 內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口連接，管形殼體上的廢氣進口 21為錐形管套在進氣管31的外圍，廢氣 進口 21和進氣管31的數(shù)量對應所連接的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口數(shù)量；換熱管32的一管端封 閉，另一管端即為廢氣出口 22位于殼體2的管體的一端；在殼體2的管體的另一端設有所 述的介質(zhì)進口 23，所述的介質(zhì)出口 M設置在靠近廢氣出口端的殼體2的管體壁上，低沸點 介質(zhì)B自進入殼體后在殼體2的內(nèi)壁與熱交換管3的外壁之間的空間順著熱交換管的走向 流動，從而與熱交換管3內(nèi)的高溫廢氣A進行充分的熱交換后，從所述介質(zhì)出口 M流出熱 交換器。在本實施例中，熱交換管3的管壁厚度為0. 2mm，熱交換管3采用薄壁的不銹鋼高 波波紋管，在廢氣進口 21處設有連接板4，連接板4的板面朝向廢氣進口 21，連接板4的板 面上開有用于將內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口定位于其內(nèi)的定位孔41，定位孔41與廢氣進口 21相 通，連接板4可將內(nèi)燃發(fā)動機的排氣管口定位于定位孔中，以實現(xiàn)本實用新型與內(nèi)燃發(fā)動 機排氣口的緊密連接。本實施例中的的低沸點介質(zhì)B采用氟立昂，即R134a。除此之外，低沸點介質(zhì)還 可以是烷烴類有機化合物、氨或醇類化合物，其中，烷烴類有機化合物為乙烷、丙烷、丁烷 或戊烷或以上烷烴類有機化合物的衍生物；醇類化合物為甲醇或者乙醇；而氟立昂除采用 R134a,R142b之外，還可以采用其它種類。本實用新型收集的熱能可以轉(zhuǎn)化為有效功，能夠大幅提高燃油的利用效率，例如 獲得高溫的低沸點介質(zhì)可以通過換能裝置等將熱能轉(zhuǎn)化為動力輸出，可用于發(fā)電機、機械 傳動裝置或者液壓傳動裝置等其它傳動系統(tǒng)上。本實用新型的實施方式不限于此，如熱交換管管壁厚可度在0.2 — 0.5mm范圍內(nèi) 任選一點值，保溫層可選用現(xiàn)有技術(shù)中常用的保溫材料，所述廢氣進口及進氣管數(shù)量對應 所配用的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口數(shù)量等，根據(jù)本實用新型的上述內(nèi)容，按照本領域的普通技 術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實用新型還可以做 出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本實用新型權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，包括殼體、熱交換管及其進、出口， 其特征在于所述殼體為一低沸點介質(zhì)的腔體，在該腔體的腔壁上分別設有廢氣進、出口和 一對用于低沸點介質(zhì)進出的介質(zhì)進、出口，位于所述腔體內(nèi)的熱交換管則以內(nèi)燃發(fā)動機廢 氣為高溫介質(zhì)，所述熱交換管包括進氣管和換熱管，至少所述換熱管采用高波波紋管制成， 所述進氣管設置在所述廢氣進口內(nèi)，進氣管的其中一管端用于與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口連 接，另一管端則與換熱管的管壁連接并相通，所述換熱管的一管端封閉，另一管端則是所述 殼體上的廢氣出口；所述低沸點介質(zhì)從介質(zhì)進口進入殼體內(nèi)，并在其內(nèi)壁與熱交換管的外 壁之間的空間流動，與熱交換管內(nèi)的高溫廢氣進行熱交換后，從所述介質(zhì)出口流出熱交換O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述熱交換管的管壁厚度在0. 2 0. 5mm范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于 所述殼體為外壁上敷設有保溫層的金屬管體，在該管體的一端設置有所述的介質(zhì)進口，在 該管體的另一端則設置有所述的廢氣出口，所述的介質(zhì)出口設置在靠近廢氣出口端的殼體 的管體壁上，以便讓低沸點介質(zhì)自進入殼體后就順著熱交換管的走向流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述殼體上的廢氣進口為錐形管套在進氣管的外圍，進氣管沿換熱管軸向排列，其數(shù)量對應 所連接的內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述廢氣進口處設有連接板，所述連接板的板面朝向所述廢氣進口，連接板的板面上開有用 于將內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口定位于其內(nèi)的定位孔，所述定位孔與所述廢氣進口相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述低沸點介質(zhì)是氟立昂、氨或醇類化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述烷烴類有機化合物為乙烷、丙烷、丁烷或戊烷；或者是乙烷、丙烷、丁烷或戊烷的衍生物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，其特征在于所 述醇類化合物為甲醇或乙醇。
專利摘要本實用新型公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機排氣熱能回收的熱交換器，包括殼體、熱交換管及其進、出口，所述殼體為一低沸點介質(zhì)的腔體，在該腔體的腔壁上分別設有廢氣進、出口和一對用于低沸點介質(zhì)進出的介質(zhì)進、出口，位于所述腔體內(nèi)的熱交換管則以內(nèi)燃發(fā)動機廢氣為高溫介質(zhì)，所述熱交換管包括進氣管和換熱管，至少所述換熱管采用高波波紋管制成，所述進氣管設置在所述廢氣進口內(nèi)，進氣管的其中一管端用于與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口連接，另一管端則與換熱管的管壁連接并相通，所述換熱管的一管端封閉，另一管端則是所述殼體上的廢氣出口；所述低沸點介質(zhì)從介質(zhì)進口進入殼體內(nèi)，并在其內(nèi)壁與熱交換管的外壁之間的空間流動，與熱交換管內(nèi)的高溫廢氣進行熱交換后，從所述介質(zhì)出口流出熱交換器。本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，便于推廣普及，而且降低了大氣環(huán)境污染和城市熱污染，有利于環(huán)境保護。
文檔編號F28F21/08GK201916073SQ201020690369
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者牛東, 顧建平 申請人:牛東, 顧建平