[發明專利]一種廢氣再循環換熱器

有效

• 申請號: 200610076792.6
• 申請日: 2006-04-21
• 公開（公告）號: CN101059316A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 景建周;景建坤;楊曉璦;湯俊潔;沈董浩
• 申請（專利權）人: 北京美聯橋科技發展有限公司;錦州美聯橋汽車部件有限公司
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F1/04;F28F1/06
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司
• 代理人: 李桂玲;李富華

技術領域

本發明涉及換熱器，特別涉及一種廢氣再循環冷卻系統用換熱器，以減少汽車氮氧化合物的排放量；同樣適用于作為渦輪增壓系統的中冷器，以提高發動機的性能。

背景技術

熱交換器的應用遍及動力、冶金、化工、煉油、建筑、機械制造、食品、醫藥及航空航天等各工業部門。因此熱交換器的優化設計對各個行業而言尤為重要。隨著世界各國對排放標準越來越嚴格的要求，汽車廢氣再循環冷卻系統中的換熱器至關重要。

廢氣再循環冷卻技術是在眾所周知的汽車發動機廢氣再循環系統中，將汽車發動機所排放的部分廢氣通過換熱器進行冷卻循環再利用，經冷卻的廢氣重新回傳到發動機的燃燒室中，這樣引入了不活性氣體(主要是二氧化碳(CO₂))到燃燒室，既可以降低燃燒室內的氮氣(N₂)含量，又可以降低燃燒室的溫度，燃燒室內較低的溫度和較少的氮氣(N₂)，既能使燃料充分燃燒又可使氮氣(N₂)與氧氣(O₂)的反應條件缺乏，從而達到抑制氮氧化合物(NOx)的生成和排放。因此在廢氣再循環系統中，備有高效的廢氣再循環換熱器可以使汽車的排放量達到較高的標準。

目前，汽車發動機廢氣再循環系統用的換熱器有兩大類。

第一類是板翅式換熱器，是由很多塊薄板和板間的二次表面組成，二次表面既作為肋化面，又能起到管板間距并增強剛度的作用，此類換熱器結構復雜、制造成本高。

第二類是管殼式換熱器，而管殼式換熱器是在一個圓筒形殼體內設置許多平行的管子(稱這些平行的管子為管束)，冷熱兩種流體分別從管內空間(管側)和管外空間(殼側)流過進行熱量的交換；通常會在殼側裝置與管束平行的縱向隔板或與管束垂直的折流板；以提高流體的流速并增強擾動，提高換熱效率。此類換熱器結構簡單，但換熱效率較低；目前，基于前一種換熱器，在其中設置了一種表面帶有向內凸起的螺旋凹槽的橫截面為圓形的換熱管，換熱效率相對提高了許多，但是隨著汽車排放標準的要求日益嚴格，這種換熱器的換熱效果已經逐漸不能滿足要求了。

發明內容

本發明的目的是為提高換熱器的換熱效率而提出的一種廢氣再循環換熱器技術方案，該換熱器尤其適用于汽車發動機系統中的廢氣再循環冷卻裝置或發動機渦輪增壓系統的中冷器。

本發明的技術方案是這樣實現的，該換熱器包括：殼體、換熱管；換熱管相互平行固定在殼體中；所述換熱管為不銹鋼管體，所述換熱管截面高度與寬度不相等，形狀呈扁狀；沿所述換熱管外表面設有凹槽，所述凹槽在換熱管內表面呈凸起，其形狀與凹槽形狀相對應。

所述殼體兩端設有管板，所述換熱管管口焊接在管板上與之對應的固定孔中，且與殼體側表面平行。

所述凹槽沿換熱管外表面呈螺旋式旋轉設置。

所述凹槽為一條或多條的連續設置或斷續設置。

所述螺旋升角為20～25度。

所述換熱管根據殼體形狀呈環形或方形相互平行順序排列固定在殼體中。

所述換熱管的端面在換熱器的管板上以一定的角度或相互垂直設置、相互平行排列固定在殼體中。

所述換熱管在殼體中為順序排列或交錯排列或者是順序排列和交錯排列同時使用。

所述換熱器殼體中設置有折流板。

本發明對現有技術的貢獻是：1.在同等條件下，即冷卻器的體積和熱交換介質流量不變的前提下，使用本發明可以提高25～40％的換熱效率。2.在汽車發動機廢氣再循環系統中使用本發明，在同等條件下可以降低汽車發動機氮氧化合物(NOx)的排放量，提高汽車發動機的排放性能指標。3.與板翅式換熱器相比，本發明結構簡單，降低了制造成本。4.由于本發明在換熱管內壁設有的螺旋凸起狀結構在增強了換熱的同時，強烈的湍流運動使得污垢在管內遭到了激烈的沖蝕，不易結垢，利于清洗，降低了換熱器維護成本。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。

附圖說明

圖1為本發明所使用的截面形狀為扁狀的螺旋凹槽換熱管與傳統所使用的截面形狀為圓形的螺旋凹槽換熱管的換熱系數和截面面積關系的實驗結果比較曲線圖；

圖2為本發明所使用的截面形狀為扁狀的螺旋凹槽換熱管與傳統所使用的截面形狀為圓形的螺旋凹槽換熱管的換熱系數和熱交換介質流速關系的實驗結果比較曲線圖；

圖3截面形狀短邊為圓弧的扁平狀換熱管立體視圖；

圖4截面形狀短邊為圓弧的扁平狀換熱管側視圖；

圖5截面形狀為矩形狀的換熱管立體視圖；