[發明專利]傳熱板和具有該傳熱板的蒸發器

有效

• 申請號: 201080047869.1
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102575912A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 于爾根·貝格爾;彼得·阿姆布羅斯;阿克塞爾·費澤;約亨·奧爾索;哈拉爾德·內克爾
• 申請（專利權）人: 沃依特專利有限責任公司
• 主分類號: F28F3/02
• 分類號: F28F3/02;F28F13/08;F28D9/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種用于蒸發器的傳熱板和一種具有多個彼此堆疊的傳熱板的蒸發器，特別用于例如機動車、軌道車輛或船只的傳動系，該傳動系具有內燃機和蒸汽機，其中例如熱廢氣流、熱增壓空氣、制冷劑、冷卻劑或內燃機的油或其他設置在傳動系中的執行機構、例如車輛冷卻裝置的熱介質被應用在用于為蒸汽機產生蒸汽的蒸發器中。然而本發明并不局限于在移動傳動系中的應用，而是也可以相應地應用在例如在工業應用或中央供暖站中的固定傳動系中。

背景技術

長久以來已知的傳熱板或蒸發器用于在如本發明根據實施方式所涉及的傳動系、特別是具有內燃機的機動車傳動系中利用余熱。此外例如在內燃機的廢氣流中包含的熱量被用于使工作介質蒸發和/或過熱，并且蒸汽形式的工作介質然后在釋放膨脹機、即熱活塞機、渦輪機或螺絲車床中的機械功率的情況下被降低壓力。緊接著對于膨脹機使工作介質液化并且然后再次被輸送給蒸發器。

特別有利的是，使用從現代的柴油發動機但也可以是從汽油發動機回收的廢氣流的廢氣熱量，這是因為在此可以提供處于高溫度水平的熱量傳輸。同時由于被回收的廢氣的熱流離開冷卻裝置并且被應用在用于產生能使用的功率的蒸發循環過程中，因此可以減輕車輛冷卻裝置的負擔。同時或可替換地有利的是，剩余廢氣流至今未被使用地從終端蒸發器流出到周圍環境中，將該剩余廢氣流用于對工作介質進行預熱、蒸發和/或使其過熱。

至少可以在這種傳動系中考慮將另一個熱源用于對工作介質進行預熱、部分蒸發也或者可用于使其完全蒸發，該熱源是機動車或內燃機的冷卻循環回路的制冷劑中所包含的熱量。通過廢氣回收以及對車輛發動機進行增壓空氣冷卻以及在內燃機的多級加載中進行中間冷卻而獲得其他熱源。可替換地或附加地也可以設置單獨的燃燒單元，或者使用其他在傳動系、特別是機動車傳動系中存在的熱源中的熱量，該熱源例如是發動機油、變速器油或液壓油以及例如在此預設的電子組件、電動機、發電機或電池。

在膨脹機中由余熱產生的機械功率可以使用在傳動系中，用于驅動輔助機組或發電機。也可能的是，驅動功率直接用于驅動機動車，也就是說用于牽引，以便由此可以將內燃機設計得較小、降低燃料消耗或者可以提供更多的驅動功率。

在提到的應用領域中對傳熱板或蒸發器提出了各種不同要求。一方面它們應具有高效率并且應可靠地工作。另一方面它們應可以成本低廉地被制造并且具有較小的結構體積和較小的重量。最后當應用在內燃機的廢氣流中時出現的問題是，廢氣的體積流在內燃機運行時顯著改變并且還被溫度波動影響。傳熱板或蒸發器必須可靠地控制這種體積流波動和溫度波動，并且在每個可能的狀態中可靠地對工作介質進行所期望的蒸發。

在實際中現在表明的是，傳熱板或蒸發器具有用于待蒸發介質的相對較長的流動通道，其基于在其流體橫截面中受限提供的結構空間相對較小地下降，在特定的運行狀態中傾斜以便進行噴射。在出現噴射現象時，待蒸發的工作介質并不連續地流過傳熱板或蒸發器，而是工作介質間歇地從蒸發器或傳熱板的流動通道中以部分液態的、部分過熱的結合狀態溢出。這種非連續的現象可以出現在傳熱板內部，但也可以出現在多個蒸發器的平行連接的板的情況下。由此引起的是，在流動通道的區域中形成汽阻，汽阻在該區域中阻礙仍未蒸發的工作介質的流動。由此產生了仍未蒸發的工作介質在具有汽阻的流動通道中這個區域以外的區域中的轉移流動。現在，相對增大的體積流通過在汽阻以外的區域中的轉移流動引起了轉移區域的相對冷卻，這導致液態的工作介質被射出，汽阻繼續增大，并且封鎖的問題變得尖銳。如果汽阻稍后瓦解，則那個事先被汽阻占據的區域突然重新被仍未蒸發的工作介質流過，這導致突然蒸發。該不穩定的特性同時導致在蒸發器內部的材料的顯著的溫度交變應力和進而導致使用壽命迅速縮短。

如果待蒸發的工作介質平行地流過多個傳熱板，那么該不均勻但也是不穩定的問題變得尖銳。如果在第一板中的蒸發比在第二板中更早地開始，那么在該第一板中由于開始蒸發而顯著地增加了壓力損失，這導致了在該板中的工作介質流量減少并且進而導致進一步增強了蒸發。如果工作介質供給泵輸送大約固定的工作介質質量流，那么同時提高了在第二板中的工作介質流量，這在此使蒸發變得困難，或完全阻礙蒸發。因此提供了強烈地使得第一板過熱的蒸汽，并且板出口處提供了對第二板進行部分蒸發或降溫的液態的工作介質。