[實用新型]一種氣液式中冷器

有效

• 申請號: 201220713102.4
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN203035336U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 簡棄非;李勇軍;詹偉民;馬廣青
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本實用新型涉及一種有渦輪增壓的柴油機中的中冷器，具體涉及氣液式中冷器。

背景技術

帶渦輪增壓的發動機由于擁有比普通發動機更大的功率和更少的有害氣體排放，已成為目前工程機械、發電機組、大型車輛及船舶的動力核心，在中小型車上也正在得到推廣運用。使用了渦輪增壓器的發動機能在排量不變，重量增加不大的情況增加輸出更大的功率，提高能源利用效率，減小污染排放。經渦輪增壓器壓縮后的空氣溫度會達到200攝氏度左右，如果不經冷卻直接進入燃燒室，不僅響發動機的充氣效率，還容易導致發動機燃燒溫度過高，造成爆震等故障，并增加發動機廢氣中氮氧化合物(NOx)的含量，污染空氣。因此，帶渦輪增壓的發動機一般都要配置相應的中冷器，以降低發動機的進氣溫度。研究數據表明，在相同的空燃比條件下，增壓空氣溫度每下降10℃，柴油機功率可提高3％-5％，還能降低排放中的氮氧化合物(NOx)，改善發動機的性能。

根據冷卻介質的不同，中冷器可分為風冷式中冷器和水冷式中冷器兩大類。風冷式中冷器采用自然空氣作為冷流體，由于空氣比熱較小，從而導致冷卻效果不理想，特別是在船艙等空氣流通緩慢的地方，散熱效果將更差。水冷式中冷器采用水作為冷流體，特別是對于具有獨立中冷循環系統的中冷器，由于冷卻水的溫度相對較低且穩定，因此換熱效果將更佳且穩定，壓縮空氣被冷卻的效果更好，燃料燃燒更充分，發動機工作更穩定。

中冷器主要由殼體以及設在殼體內的換熱管組成。其工作原理是：經過渦輪增壓后的高溫壓縮空氣在換熱管內流動，冷卻介質從換熱管外流過，換熱管內的高溫壓縮空氣的熱量通過換熱管傳遞給冷卻介質，從而快速降低壓縮空氣的溫度。為了增強換熱效果，現有技術中采用了各種結構的用于產生紊流的擾流元件，例如扭帶、螺旋線圈、繞花絲、螺旋彈簧等，這些結構的擾流元件能夠使在換熱管內流動的高溫壓縮空氣產生紊流，從而增強換熱效果，但是它們的傳熱效果仍有待提高，而且流動阻力也相對較大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種流動阻力小并且換熱效果更好的氣液式中冷器。

本實用新型實現上述目的的技術方案為：

一種氣液式中冷器，包括殼體以及設在殼體內的換熱管，其中，換熱管內設有擾流元件，其特征在于，所述的擾流元件為螺旋擾流片，該螺旋擾流片的外螺旋邊緣與換熱管的內壁相連接，該螺旋擾流片上設有沿換熱管軸向貫穿的流動通道。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述的螺旋擾流片為三個，該三個螺旋擾流片等距同軸設置形成三螺旋擾流片。采用多個螺旋擾流片的好處在于進一步增大換熱面積和延長流動路徑，減小流通斷面，在流量一定的情況下，流速增加，進一步強化了傳熱效果。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述的流動通道為環繞螺旋擾流片的軸線分布的多組通槽，每一組通槽由螺旋擾流片的一端貫穿至另一端。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述的流動通道為環繞螺旋擾流片的軸線分布的多組通孔，每一組通孔由螺旋擾流片的一端貫穿至另一端。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述螺旋擾流片的外螺旋邊緣與換熱管的內壁之間通過焊接連接在一起。螺旋擾流片與換熱管之間采用焊接連接，有利于提高傳熱的效率。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述殼體內設有螺旋折流板，所述換熱管為多根，這些換熱管穿設在所述螺旋折流板上；所述換熱管與螺旋折流板之間通過以下方式連接：所述螺旋折流板設有多組軸向的連接孔，每一根換熱管插入并脹接在一組連接孔內。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述殼體的兩端為封頭，該殼體內腔的兩端分別設有一管板，該兩管板與相應的封頭圍成兩個氣室，其中一個為進氣室，另一個為排氣室；所述兩封頭上分別設有與進氣室連通的進氣口和與排氣室連通的排氣口；所述換熱管的兩端分別連接在兩管板上。特別地，所述的換熱管為多根，這些換熱管的端部在管板上按正三角形的形式排列，換熱管管口焊接在管板上與之對應的固定孔中；所述換熱管的軸線與殼體的側表面平行。

本實用新型的一個優選方案，其中，在所述螺旋擾流片的橫截面上，一個螺旋周期內的流動通道在該橫截面上的投影面積占整個螺旋擾流片在該橫截面上的投影面積的1/5～1/2；所述螺旋擾流片的螺旋升角為30°～75°。

本實用新型的一個優選方案，其中，所述換熱管和螺旋擾流片均由銅制成；所述管板、殼體、螺旋折流板和封頭均由不銹鋼制成。

本實用新型的氣液式中冷器的工作原理為：