[發明專利]一種應用U形交叉螺旋管的管殼式換熱器

有效

• 申請號: 200610089640.X
• 申請日: 2006-07-07
• 公開（公告）號: CN101101186A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 景建周;景建坤;楊曉璦;沈董浩;湯俊潔
• 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: F28F1/06
• 分類號: F28F1/06;F28F1/42;F28D1/04
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司
• 代理人: 孫福春;李桂玲

技術領域

本發明一種應用U形交叉螺旋管的管殼式換熱器，涉及一種發動機的廢氣再循環熱交換器，是一種發動機的進、排氣附加裝置，是一種換熱管與熱交換介質的通道橫交的熱交換器。

背景技術

換熱器在工業生產中的應用極為普遍，例如在化工、動力、冶金、食品、煉油、建筑、機械制造、醫藥及航空航天等各部門都得到了廣泛應用，而且在一些工業企業中具有很重要的地位。因此對換熱器進行優化設計以提高其換熱效率，對各行業來說非常重要。隨著世界各國對排放標準要求越來越嚴格，汽車廢氣再循環冷卻系統中換熱器的優化設計對汽車行業尤為重要。

廢氣再循環冷卻器是廢氣再循環冷卻技術的核心設備，冷卻器的應用可以有效的降低氮氧化合物的排放量。廢氣再循環冷卻技術的原理是：保證內燃機動力性不降低的前提下，根據內燃機的溫度及負荷大小將發動機排出的部分廢氣通過廢氣再循環冷卻器冷卻后，再送回進氣管，和新鮮混合氣混合后再次進入氣缸參加燃燒，這樣即降低了氣缸的溫度，又引入了不活性氣體(主要是CO₂)，降低了氮氣含量，使氮氣和氧氣的反應條件缺乏，燃燒反應的速度減慢，從而降低氮氧化合物(NOx)的排放量，達到抑制或降低NOx生成和排放的技術。因此在廢氣再循環系統中，備有高效的廢氣再循環冷卻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，此類熱交換器結構復雜、制造成本高。但隨著不銹鋼防腐處理技術和釬焊工藝技術的提高，板翅式換熱器被認為是很有前途的熱交換設備之一。本發明的設計中也考慮到了板翅式換熱器高效率的設計優點。

第二類是管殼式換熱器，而管殼式熱交換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；此類熱交換器結構簡單，選材范圍廣，但換熱效率較低，在排放要求較低地區應用較廣。

現在普遍使用的管殼式換熱器是在殼體中順序排列著一種表面帶有向內凸起的螺旋凹槽的橫截面為圓形的不銹鋼管的換熱管，換熱效率相對提高了許多。這種截面形狀為圓形的螺旋凹槽換熱管的應用在目前相對來說很廣泛；但隨著環保法規對汽車尾氣排放的要求日益提高，現有的這些作為廢氣再循環冷卻器的換熱器已不能滿足未來發展的需要和激烈競爭的市場。為了滿足環保法規對日益提高的汽車尾氣排放的要求并增強市場競爭力，這種常用的作為廢氣再循環冷卻裝置的換熱器需要不斷的改進，本發明的設計中考慮到了管殼式換熱器結構簡單的優點。

總之，為提高發動機的排放性能指標，使廢氣再循環冷系統具有較高的換熱效率，是熱交換器的改造關鍵。

發明的內容

本發明就是針對上述目前常用的作為廢氣再循環冷卻系統中冷卻裝置的換熱器已不能滿足未來汽車尾氣排放標準要求的現狀所提出的；其目的是設計一種高效的應用U形交叉螺旋管的管殼式換熱器，尤其適于應用到汽車發動機系統中，在不影響發動機性能的前提下，作為廢氣再循環冷卻裝置以提高汽車排放的性能指標，或者是作為渦輪增壓系統的中冷器以改善發動機性能。

本發明的目的是這樣實現的：一種應用U形交叉螺旋管的管殼式換熱器，包括：殼體、換熱管、管板；殼體一端開口，一端封閉；殼體開口的一端由管板封閉，所述換熱管為“U”字形彎管，兩端固定在同管板上，其特征在于：換熱管體的外表面具有向內凹進斷續或連續、一條或多條螺旋凹槽交叉設置，而換熱管體的內表面具有與外表面凹槽相對應的交叉螺旋凸起，管體的兩端為光滑段。所述換熱管的截面形狀呈特殊的扁狀，且其高度與寬度不相等；截面由兩個相對的長邊和兩個相對的短邊組成，其中，所述長邊為由內向外凸起的弧線或直線，所述短邊也為由內向外凸起的弧線或直線，且長邊和短邊圓滑的相連。