一種液化天然氣汽化器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液化天然氣汽化器，包括密閉的殼體以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的LNG管道和冷卻液管道，所述殼體上設(shè)置液化天然氣進(jìn)口、氣態(tài)天然氣出口、冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，所述LNG管道的一端與液化天然氣進(jìn)口連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口連接，所述冷卻液管道的一端與冷卻液進(jìn)口連接，其另一端與冷卻液出口連接，所述殼體內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料，所述殼體外壁設(shè)置有保溫層，所述冷卻液進(jìn)口上設(shè)置有電磁閥。本實(shí)用新型可以提高車輛在溫度較低環(huán)境下冷啟動(dòng)初期的LNG汽化效率和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的升溫速度，并在車輛穩(wěn)定工作時(shí)，保證穩(wěn)定高效的汽化效率以此提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)約能源。
【專利說(shuō)明】
一種液化天然氣汽化器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LNG汽化器，尤其涉及一種液化天然氣汽化器。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(LNG)熱值高、燃燒充分、污染小、價(jià)格低、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性及安全性好，近年來(lái)越來(lái)越受到重視。目前以LNG為燃料的公交車、卡車、出租車已廣泛投入運(yùn)行。LNG汽車燃料以低溫液體形式儲(chǔ)存，但供給發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)必須是氣體狀態(tài)，貯存溫度為-162°C的低溫液態(tài)天然氣在汽化器內(nèi)吸收熱量汽化后流向發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)前的壓力一般要求在0.3?
1.0MPa之間，溫度允許范圍在-40 0C?90 °C之間。
[0003]在LNG汽車的燃料系統(tǒng)中，汽化器是一個(gè)核心部件。汽化器的運(yùn)行效率會(huì)影響供氣壓力和溫度，并影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。目前，LNG汽車上所用的汽化器基本上是利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液提供熱能的水浴式汽化器，汽化器與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液系統(tǒng)相連，冷卻液流經(jīng)汽化器殼程并對(duì)內(nèi)部流經(jīng)LNG的盤(pán)管進(jìn)行加溫，使LNG由液態(tài)變成氣態(tài)，即能達(dá)到汽化LNG，又能有效地利用廢熱并降低冷卻液溫度進(jìn)而冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，減少機(jī)械冷卻的能源消耗。
[0004]然而，現(xiàn)有的LNG汽化器存在以下兩個(gè)問(wèn)題:
[0005]1、車輛長(zhǎng)時(shí)間靜止后冷啟動(dòng)時(shí)，特別是冬天環(huán)境溫度比較低時(shí)，管路內(nèi)的冷卻液較低，在這種情況下，此類型汽化器的供氣溫度可能會(huì)下降，并且汽化器可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，冷卻液提供的熱量不能滿足LNG汽化所需熱量，影響汽化效果，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以現(xiàn)在LNG汽車普遍在冷啟動(dòng)初期需要緩慢怠速熱車或低負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間以提升水溫和汽化器供氣效率；
[0006]2、車輛在啟動(dòng)初期，熱負(fù)荷較大，發(fā)動(dòng)機(jī)各部分需要暖機(jī)，車廂內(nèi)的暖風(fēng)系統(tǒng)以及冷卻液加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管預(yù)熱系統(tǒng)等都依靠冷卻液的快速升溫來(lái)工作，而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液管路內(nèi)的冷卻液溫度上升到正常一般需要2-5分鐘時(shí)間(發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度在80?950C時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)效率最高、油耗最低，冷卻液溫度控制在70-90 0C )，在這一過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液較低的溫度與冷卻液的較大熱負(fù)荷相矛盾，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率降低，增加排放。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種液化天然氣汽化器，它可以提高車輛在溫度較低環(huán)境下冷啟動(dòng)初期的LNG汽化效率和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的升溫速度，并在車輛穩(wěn)定工作時(shí)，保證穩(wěn)定高效的汽化效率以此提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)約能源。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種液化天然氣汽化器，該汽化器包括密閉的殼體以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的LNG管道和冷卻液管道，所述殼體上設(shè)置液化天然氣進(jìn)口、氣態(tài)天然氣出口、冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，所述LNG管道的一端與液化天然氣進(jìn)口連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口連接，所述冷卻液管道的一端與冷卻液進(jìn)口連接，其另一端與冷卻液出口連接，所述殼體內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料，所述殼體外壁設(shè)置有保溫層，所述冷卻液進(jìn)口上設(shè)置有電磁閥。
[0010]按上述技術(shù)方案，所述LNG管道和冷卻液管道之間通過(guò)多個(gè)導(dǎo)熱肋片連接。
[0011]按上述技術(shù)方案，所述導(dǎo)熱肋片與LNG管道和冷卻液管道之間均采用焊接連接。
[0012]按上述技術(shù)方案，所述LNG管道和冷卻液管道均為螺旋形管道，兩個(gè)螺旋形管道同螺旋軸心設(shè)置，所述多個(gè)導(dǎo)熱肋片平行于兩個(gè)螺旋形管道的螺旋軸心呈環(huán)形均勻分布。
[0013]按上述技術(shù)方案，所述殼體上開(kāi)設(shè)有用于向殼體內(nèi)注入相變蓄熱材料的相變材料注入口，所述相變蓄熱材料的相變溫度點(diǎn)略高于所述汽化器所處環(huán)境的平均溫度。
[0014]按上述技術(shù)方案，所述相變蓄熱材料為結(jié)晶水合鹽類或石蠟類相變材料。
[0015]本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)在殼體內(nèi)填充液態(tài)相變蓄熱材料，額外提供一個(gè)穩(wěn)定的熱源用于汽化器的熱能供應(yīng)，以滿足車輛冷車啟動(dòng)的兩到三分鐘內(nèi)，汽化器能穩(wěn)定的供氣并不影響冷卻液升溫，以使發(fā)動(dòng)機(jī)及各個(gè)需要冷卻液供熱的部件快速達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了在冷啟動(dòng)后需長(zhǎng)時(shí)間熱車、冷卻液升溫緩慢的情況；同時(shí)，本實(shí)用新型通過(guò)在冷卻液進(jìn)口上設(shè)置電磁閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后冷卻液溫度升至設(shè)定值時(shí)，通過(guò)冷卻液提供LNG汽化熱量，保證汽化器穩(wěn)定高效的供氣效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，同時(shí)可以使相變蓄熱材料發(fā)生固-液相變以蓄熱；另外，本實(shí)用新型通過(guò)在殼體外設(shè)置保溫層，以降低在低溫環(huán)境下相變蓄熱材料的熱量損失，使相變蓄熱材料繼續(xù)以液態(tài)存在，以供下次發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生液-固相變釋放熱量。本實(shí)用新型可以改善車輛的運(yùn)行效率，提高燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性，降低排放，節(jié)約能源。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中導(dǎo)熱肋片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1_冷卻液進(jìn)口；2-液化天然氣進(jìn)口；3-電磁閥；4-殼體;5-保溫層;6-相變蓄熱材料;7-相變材料注入口 ； 8-LNG管道;9-冷卻液管道；10-導(dǎo)熱肋片；11-冷卻液出口； 12-氣態(tài)天然氣出口。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的-技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022]如圖1、圖2所示，一種液化天然氣汽化器，該汽化器包括密閉的殼體4以及設(shè)置在殼體4內(nèi)的LNG管道8和冷卻液管道9，殼體4上設(shè)置液化天然氣進(jìn)口 2、氣態(tài)天然氣出口 12、冷卻液進(jìn)口 I和冷卻液出口 11，LNG管道8的一端與液化天然氣進(jìn)口2連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口 12連接，冷卻液管道9的一端與冷卻液進(jìn)口 I連接，其另一端與冷卻液出口 11連接，殼體4內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料6，殼體4外壁設(shè)置有保溫層5，冷卻液進(jìn)口 I上設(shè)置有電磁閥3;
[0023]在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)初期冷卻液溫度低于設(shè)定值(70°C)時(shí)，冷卻液進(jìn)口 I上的電磁閥3關(guān)閉，液態(tài)天然氣經(jīng)液化天然氣進(jìn)口 2進(jìn)入LNG管道8內(nèi)，吸收殼體4內(nèi)液態(tài)相變蓄熱材料6發(fā)生液-固相變釋放的大量潛熱，成為氣態(tài)天然氣經(jīng)氣態(tài)天然氣出口 12流出；
[0024]在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作冷卻液溫度升溫至設(shè)定值(70°C)以上時(shí)，冷卻液進(jìn)口 I上的電磁閥3開(kāi)啟，冷卻液經(jīng)冷卻液進(jìn)口 I進(jìn)入冷卻液管道9內(nèi)，相對(duì)高溫的冷卻液釋放大量的熱量使固態(tài)相變蓄熱材料6發(fā)生固-液相變以蓄熱，同時(shí)通過(guò)相變蓄熱材料6使LNG管道8內(nèi)的液態(tài)天然氣汽化，經(jīng)氣態(tài)天然氣出口 12流出；
[0025]在發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作冷卻液溫度降低至設(shè)定值(70°C)以下時(shí)，冷卻液進(jìn)口 I上的電磁閥3關(guān)閉，在保溫層5的保溫作用下，相變蓄熱材料6繼續(xù)以液態(tài)存在，以供下次發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生液-固相變釋放熱量；
[0026]發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間汽化器出現(xiàn)供氣壓力過(guò)低或溫度過(guò)低時(shí)，冷卻液進(jìn)口 I上的電磁閥3開(kāi)啟。
[0027]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，LNG管道8和冷卻液管道9之間通過(guò)多個(gè)導(dǎo)熱肋片10連接。導(dǎo)熱肋片可以提高相變蓄熱材料與LNG管道和冷卻液管道之間的換熱效率，同時(shí)能顯著提高在穩(wěn)定工況下冷卻液熱能向LNG直接傳遞的效率，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下對(duì)供氣的需求。
[0028]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，導(dǎo)熱肋片10與LNG管道8和冷卻液管道9之間均采用焊接連接，增加導(dǎo)熱肋片與兩個(gè)管道之間的接觸面積，進(jìn)一步提高傳熱效率。
[0029]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，LNG管道8和冷卻液管道9均為螺旋形管道，兩個(gè)螺旋形管道同螺旋軸心設(shè)置，多個(gè)導(dǎo)熱肋片10平行于兩個(gè)螺旋形管道的螺旋軸心呈環(huán)形均勻分布。
[0030]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，殼體4上開(kāi)設(shè)有用于向殼體4內(nèi)注入相變蓄熱材料6的相變材料注入口 7，相變蓄熱材料6的相變溫度點(diǎn)略高于汽化器所處環(huán)境的平均溫度。本實(shí)用新型可以通過(guò)相變材料注入口向殼體內(nèi)注入不同相變溫度的相變蓄熱材料，通過(guò)更換不同相變溫度的相變材料，以適應(yīng)不同的環(huán)境低溫。
[0031]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，相變蓄熱材料6為結(jié)晶水合鹽類或石蠟類相變材料，這類相變材料成本較低、性能好。
[0032]本實(shí)用新型在具體應(yīng)用時(shí)，用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液流動(dòng)的電磁閥在冷卻液溫度達(dá)到設(shè)定值(70± 10°C )開(kāi)啟，開(kāi)啟溫度可綜合根據(jù)環(huán)境溫度，冷卻液升溫速度和啟動(dòng)階段汽化器的汽化效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，在極端情況下，如發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，冷卻液溫未到設(shè)定值但汽化器出現(xiàn)供氣壓力過(guò)低、溫度過(guò)低等情況時(shí)，電磁閥也可強(qiáng)制開(kāi)啟使冷卻液進(jìn)入汽化器內(nèi)流動(dòng)，本實(shí)施例中，電磁閥的開(kāi)啟溫度設(shè)定為70°C ； LNG管道和冷卻液管道在殼體內(nèi)均采用螺旋形管道，兩個(gè)螺旋形管道繞殼體中心軸線成圓周向軸線方向螺旋盤(pán)繞，同時(shí)兩個(gè)螺旋形管道之間沿著殼體軸線方向相互平行;兩個(gè)螺旋形管道之間通過(guò)導(dǎo)熱肋片相連接，導(dǎo)熱肋片所處平面經(jīng)過(guò)殼體中心軸線，且導(dǎo)熱肋片之間成30°夾角圍繞殼體中心軸線成環(huán)形均勻分布;相變蓄熱材料不填滿殼體內(nèi)腔，使得殼體內(nèi)留有少量空間以補(bǔ)充相變蓄熱材料在發(fā)生相變時(shí)所產(chǎn)生的體積差;保溫層纏繞在殼體外壁上，完全覆蓋殼體外壁。
[0033]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是:
[0034]S1、車輛初始啟動(dòng)階段:車輛在長(zhǎng)時(shí)間靜止后啟動(dòng)時(shí)，由于此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)管路內(nèi)的冷卻液溫度較低，冷卻液溫度低于電磁閥的開(kāi)啟溫度，此時(shí)電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液此時(shí)不流經(jīng)汽化器，使冷卻液能盡快升溫，LNG此時(shí)從液化天然氣進(jìn)口進(jìn)入汽化器內(nèi)的LNG管道，LNG由于處于極低的溫度(-162Γ)開(kāi)始在LNG管道內(nèi)大量吸熱，此時(shí)汽化器內(nèi)的液態(tài)相變蓄熱材料開(kāi)始釋放熱量，首先相變蓄熱材料降低溫度釋放顯熱，直至降低至相變溫度點(diǎn)時(shí)，相變蓄熱材料開(kāi)始發(fā)生液-固相變，在這個(gè)過(guò)程中釋放大量的潛熱使LNG能夠穩(wěn)定汽化為發(fā)動(dòng)機(jī)在這個(gè)過(guò)程運(yùn)行提供足夠的供氣，熱量通過(guò)LNG管道和LNG管道上的導(dǎo)熱肋片傳遞給LNG管道內(nèi)的LNG，使其發(fā)生汽化并升溫從氣態(tài)天然氣出口流出；
[0035]S2、在車輛運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工況后:此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻液溫度上升并穩(wěn)定在正常溫度(70-90°C )時(shí)，冷卻液溫度達(dá)到電磁閥的開(kāi)啟溫度(700C )以上，此時(shí)電磁閥開(kāi)啟，高溫冷卻液開(kāi)始流入冷卻液管道內(nèi)，高溫冷卻液在冷卻液管道內(nèi)通過(guò)冷卻液管道和導(dǎo)熱肋片釋放大量的熱量，其中一部分熱量通過(guò)冷卻液管道和導(dǎo)熱肋片直接傳遞給LNG管道使LNG吸熱發(fā)生汽化，另一部分熱量通過(guò)導(dǎo)熱肋片和冷卻液管道傳遞給殼體內(nèi)的相變蓄熱材料使其溫度逐漸升高發(fā)生固-液相變并繼續(xù)升溫，使相變蓄熱材料得以蓄熱，同時(shí)相變蓄熱材料的一部分熱量通過(guò)導(dǎo)熱肋片和LNG管道傳遞給LNG管道內(nèi)的LNG使其吸熱汽化，最后汽化升溫后的氣態(tài)天然氣從天然氣出口流出，換熱降溫后的冷卻液從冷卻液出口流出進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)管路；
[0036]S3、車輛停車熄火后:發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液管路內(nèi)的冷卻液溫度開(kāi)始降低，此時(shí)電磁閥關(guān)閉，冷卻液不流經(jīng)汽化器內(nèi)，同時(shí)由于汽化器殼體外側(cè)有保溫層，所以汽化器殼體內(nèi)的液態(tài)相變蓄熱材料能盡可能減少熱量散失，進(jìn)而在汽化器內(nèi)維持相對(duì)高溫的液態(tài)，直至下次車輛啟動(dòng)。
[0037]本實(shí)用新型利用相變蓄熱材料發(fā)生相變而放熱或吸熱，相變材料物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。固-液相變是實(shí)際應(yīng)用得較多的相變蓄熱方式，當(dāng)相變材料工作溫度覆蓋相變溫度時(shí)能快速放出大量的熱量。
[0038]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液化天然氣汽化器，該汽化器包括密閉的殼體(4)以及設(shè)置在所述殼體(4)內(nèi)的LNG管道(8)和冷卻液管道(9)，所述殼體(4)上設(shè)置液化天然氣進(jìn)口(2)、氣態(tài)天然氣出口(12)、冷卻液進(jìn)口(I)和冷卻液出口(II)，所述LNG管道(8)的一端與液化天然氣進(jìn)口(2)連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口(I2)連接，所述冷卻液管道(9)的一端與冷卻液進(jìn)口(I)連接，其另一端與冷卻液出口(II)連接，其特征在于，所述殼體(4)內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料(6)，所述殼體(4)外壁設(shè)置有保溫層(5)，所述冷卻液進(jìn)口(I)上設(shè)置有電磁閥(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽化器，其特征在于，所述LNG管道(8)和冷卻液管道(9)之間通過(guò)多個(gè)導(dǎo)熱肋片(10)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽化器，其特征在于，所述導(dǎo)熱肋片(10)與LNG管道(8)和冷卻液管道(9)之間均采用焊接連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽化器，其特征在于，所述LNG管道(8)和冷卻液管道(9)均為螺旋形管道，兩個(gè)螺旋形管道同螺旋軸心設(shè)置，所述多個(gè)導(dǎo)熱肋片(10)平行于兩個(gè)螺旋形管道的螺旋軸心呈環(huán)形均勻分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽化器，其特征在于，所述殼體(4)上開(kāi)設(shè)有用于向殼體(4)內(nèi)注入相變蓄熱材料(6)的相變材料注入口(7)，所述相變蓄熱材料(6)的相變溫度點(diǎn)略高于所述汽化器所處環(huán)境的平均溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的汽化器，其特征在于，所述相變蓄熱材料(6)為結(jié)晶水合鹽類或石蠟類相變材料。
【文檔編號(hào)】F02G5/00GK205477986SQ201620217242
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】蔡昌全, 王成, 舒安慶, 魏化中
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)