[發(fā)明專利]一種基于相變儲能的NTP發(fā)生器循環(huán)冷卻系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110201370.1
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113038681B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施蘊曦;盧奕睿;蔡憶昔;何勇;周銀;邱華榮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;H05H1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于相變儲能的NTP發(fā)生器循環(huán)冷卻系統(tǒng)及控制方法，外部帶有散熱肋片的NTP導(dǎo)熱管，其內(nèi)部設(shè)置分形樹型的相變儲能裝置殼體，石蠟作為相變填充介質(zhì)，通過旋轉(zhuǎn)葉輪增強冷卻介質(zhì)流動。通過控制器控制車載電源散熱系統(tǒng)、NTP系統(tǒng)與散熱水箱閥門開關(guān)，實現(xiàn)冷卻介質(zhì)對系統(tǒng)的優(yōu)化散熱。本發(fā)明利用冷卻介質(zhì)的自然對流將NTP發(fā)生器兩電極產(chǎn)生的熱量輸送至導(dǎo)熱管，通過導(dǎo)熱管外的空氣自然對流以及旋轉(zhuǎn)葉輪強化流體流動達到對NTP發(fā)生器進行有效散熱，減少NTP活性物質(zhì)的熱解。另外，導(dǎo)熱管中的相變介質(zhì)可吸收熱量進行儲存，驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可有效降低NTP活性物質(zhì)的熱解，提高NTP發(fā)生器活性物質(zhì)的產(chǎn)出效率，并有利于優(yōu)化整車系統(tǒng)整體冷卻散熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到柴油機尾氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體上涉及到一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化散熱設(shè)計。

背景技術(shù)

與汽油機相比，柴油機具有動力性好、熱效率高以及經(jīng)濟性好等優(yōu)點，普遍應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及長距離交通運輸行業(yè)等領(lǐng)域。然而，隨著柴油機在日常生活種使用增多，其排氣污染問題日益嚴重。柴油機排氣中含有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NO_x)及顆粒物(Particulate matter,PM)等有害物質(zhì)，對環(huán)境以及人體健康都具有嚴重危害。因此，對柴油機排放物進行控制勢在必行。

柴油機顆粒捕集器(Diesel particulate filter,DPF)是目前降低PM排放最有效的柴油機排氣后處理技術(shù)之一，對PM的整體捕集效率可達90％以上。DPF工作一段時間后，PM會在過濾通道內(nèi)大量積聚，導(dǎo)致DPF內(nèi)部堵塞，進而使排氣背壓升高，增加柴油機的燃油消耗。因此，必須適時地對DPF進行再生。

低溫等離子技術(shù)(Non-thermal plasma，NTP)是一種新型有效的排氣凈化技術(shù)。NTP發(fā)生器可以通過對空氣放電激發(fā)，產(chǎn)出O₃、NO₂等具有強氧化性的活性物質(zhì)。利用O₃、NO₂等活性物質(zhì)與沉積在DPF中的PM發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，可在較低的起燃溫度下對PM進行氧化分解，達到去除PM的效果。

NTP發(fā)生器在工作過程中會因電極發(fā)熱而造成功率損耗，若不能較好處理發(fā)熱電極的散熱問題，電極表面溫度會迅速升高，從而使NTP活性氣體因高溫而發(fā)生分解。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明NTP發(fā)生器通過導(dǎo)熱管中的相變介質(zhì)對NTP放電表面進行有效冷卻，并使用液體冷卻和空氣冷卻相結(jié)合的散熱方式，有利于車載NTP系統(tǒng)的集成、攜帶和快捷安裝，不僅強化NTP發(fā)生器散熱，而且也對整車系統(tǒng)的冷卻進行了優(yōu)化；所設(shè)計新型高集成的NTP發(fā)生器結(jié)構(gòu)，不僅可以減少活性氣體的損失，提高活性物質(zhì)的生產(chǎn)效率，還可降低制造成本、提高系統(tǒng)裝置的整體集成度。

一種基于相變儲能的NTP發(fā)生器循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括控制器、車載電源系統(tǒng)、NTP系統(tǒng)、水泵、散熱水箱和車載水箱；所述控制器根據(jù)溫度傳感器傳來的溫度信號控制循環(huán)泵、旋轉(zhuǎn)葉輪、水泵及導(dǎo)風(fēng)口的開口數(shù)目從而達到冷卻NTP系統(tǒng)的效果；所述車載電源系統(tǒng)用于給NTP系統(tǒng)以及整車上各裝置供電；所述散熱水箱用于對冷卻液進行冷卻，維持整車系統(tǒng)的穩(wěn)定。

進一步的，所述NTP系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置的NTP發(fā)生器和NTP導(dǎo)熱管；所述NTP導(dǎo)熱管用來冷卻NTP發(fā)生器；所述NTP導(dǎo)熱管為筒狀結(jié)構(gòu)，NTP導(dǎo)熱管外圓周面上均勻布置散熱肋片；NTP導(dǎo)熱管內(nèi)部為分形樹結(jié)構(gòu)的相變儲能裝置，相變儲能裝置內(nèi)部填充有相變介質(zhì)。

進一步的，所述NTP導(dǎo)熱管內(nèi)部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)葉輪，所述相變介質(zhì)為石蠟；分形樹結(jié)構(gòu)的相變儲能裝置采用鋁合金材料。

進一步的，所述車載電源系統(tǒng)包括循環(huán)泵和散熱套；在散熱套殼體外均勻布置散熱肋片，散熱套材料為鋁合金；所述循環(huán)泵驅(qū)動冷卻液進行強化流動，確保車載電源系統(tǒng)在最佳的工作溫度。