[發(fā)明專利]一種多管程的熱交換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610081473.4
• 申請日: 2006-05-22
• 公開（公告）號: CN101078598A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 景建周;景建坤;楊曉璦;沈董浩;湯俊潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京美聯(lián)橋科技發(fā)展有限公司;錦州美聯(lián)橋汽車部件有限公司
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28F1/06;F28F1/12
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李桂玲;李富華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別涉及一種多管程的熱交換器，該熱交換器適用于汽車發(fā)動機的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，用以減少氮氧化合物(NOx)排放量的冷卻器，同樣適用于作為渦輪增壓系統(tǒng)的中冷裝置，以提高發(fā)動機的性能。

背景技術(shù)

熱交換器的應(yīng)用遍及動力、冶金、化工、煉油、建筑、機械制造、食品、醫(yī)藥及航空航天等各工業(yè)部門。因此熱交換器的優(yōu)化設(shè)計對各個行業(yè)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(huán)冷卻系統(tǒng)中的熱交換器至關(guān)重要。

廢氣再循環(huán)冷卻技術(shù)是在眾所周知的汽車發(fā)動機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，將汽車發(fā)動機所排放的部分廢氣通過換熱器進行冷卻循環(huán)再利用，經(jīng)冷卻的廢氣重新回傳到發(fā)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(nèi)的氮氣(N₂)含量，又可以降低燃燒室的溫度，燃燒室內(nèi)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(yīng)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(huán)系統(tǒng)中，備有高效的廢氣再循環(huán)換熱器可以使汽車的排放量達到較高的標準。

目前，汽車發(fā)動機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)用的熱交換器有兩大類。

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，此類熱交換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。

第二類是管殼式熱交換器，而管殼式熱交換器是在一個圓筒形殼體內(nèi)設(shè)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(nèi)空間(管側(cè))和管外空間(殼側(cè))流過進行熱量的交換；通常會在殼側(cè)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；此類熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，但換熱效率較低。由于汽車發(fā)動機周圍空間有限，在不降低換熱效率的前體下，為有效地縮減不必要的設(shè)置，需要找到一種換熱效率高和結(jié)構(gòu)緊湊的熱交換器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為提高熱交換器的換熱效率和結(jié)構(gòu)緊湊而提出的一種多管程的熱交換器技術(shù)方案，該熱交換器尤其適用于汽車發(fā)動機系統(tǒng)中的廢氣再循環(huán)冷卻裝置或發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的中冷裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，該熱交換器包括有殼體、換熱管；所述殼體兩端分別設(shè)有管板，所述換熱管管口分別焊接在管板上并相互平行固定在殼體中；其特征在于，由所述換熱管組成雙管程，按換熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)流動的先后順序，分為第一管程和第二管程，所述第一管程換熱介質(zhì)出口與第二管程換熱介質(zhì)進口，通過固定在殼體上的封頭形成“U”形回路，所述第一管程的換熱管數(shù)量多于第二管程換熱管數(shù)量；所述換熱管截面高度與寬度不相等，形狀呈扁狀；所述換熱管沿外表面設(shè)有凹槽，所述凹槽在換熱管內(nèi)表面呈凸起，其形狀與凹槽形狀相對應(yīng)。

所述換熱管截面為橢圓形，橢圓的長軸和短軸的比值小于4:1。

所述換熱管截面呈扁平狀，兩個相對的長邊設(shè)置為呈由內(nèi)向外凸起的弧形，兩個相對的短邊為由內(nèi)向外呈弧形凸起、且與長邊為圓弧形過渡連接。

所述換熱管截面形狀由兩個相對的短邊和兩個相對的長邊構(gòu)成，其中，所述短邊呈由內(nèi)向外凸出的弧線，所述長邊為直線。

所述換熱管截面形狀為矩形，且相鄰的兩邊之間為弧形過渡連接。

所述換熱管為不銹鋼管體。

所述凹槽沿所述換熱管外表面呈斷續(xù)或連續(xù)螺旋式設(shè)置。

所述換熱管凹槽深度不小于0.4mm。

所述凹槽為一條或多條設(shè)置其截面形狀為“U”形或“V”形。

所述封頭形狀為弧形曲面。

所述熱交換器殼體中設(shè)置有折流板。

換熱器的殼體可以依據(jù)發(fā)動機內(nèi)部空間進行多種形式的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計。而換熱管則根據(jù)殼體不同的外觀形狀以合理的排列方式布置在換熱器的殼體內(nèi)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比優(yōu)點是：

1.在同等條件下，即冷卻器的體積和熱交換介質(zhì)流量不變的前提下，使用本發(fā)明可以提高25～40％的換熱效率。

2.在汽車發(fā)動機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中使用本發(fā)明，在同等條件下可以降低汽車發(fā)動機氮氧化合物(NOx)的排放量，提高汽車發(fā)動機的排放性能指標。

3.與板翅式換熱器相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，降低了制造成本。

4.由于本發(fā)明在熱交換器中使用了多路管程結(jié)構(gòu)，在同等條件下縮短了熱交換器長度和體積，使發(fā)動機結(jié)構(gòu)更加緊湊。