发动机尾气蒸发过热器的制作方法

本实用新型属于废热回收和热交换器技术领域，尤其是涉及一种发动机尾气蒸发过热器。

背景技术：

随着道路车辆排放法规的日益严格，对车辆发动机油耗提出了更高的要求和标准。而发动机能量利用效率低，将近60％的热量以各种形式散失，其中发动机尾气废热比重最大。由此，以朗肯循环为代表的废热回收技术成为降低车辆碳排放的重要手段之一，其通过工质吸收废气的热量并通过膨胀机输出有效功，间接提升发动机燃油经济性和降低co2的排放。尾气蒸发过热器是整个车用朗肯循环系统中最为关键的部件之一。

尾气蒸发过热器安装在发动机尾气后处理设备之后，其对排气系统的压力降十分敏感，如果排气系统阻力大，会导致排气系统压力增高、燃烧恶化，因此解决高温烟气低阻力问题成为发动机尾气蒸发过热器的关键问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种发动机尾气蒸发过热器，该发动机尾气蒸发过热器结构紧凑，能够解决尾气低阻力问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型第一方面提供一种发动机尾气蒸发过热器，包括壳体和换热芯体，所述换热芯体位于所述壳体内，所述壳体上设置有尾气进气口和尾气出气口，所述换热芯体上设置有工质入口和工质出口，所述尾气的流动方向与所述工质的流动方向呈逆错流布置，所述换热芯体为翅片管式结构；

所述换热芯体包括第一换热芯体和第二换热芯体，所述第一换热芯体和第二换热芯体沿尾气流动方向设置，所述第一换热芯体为多通道双流程结构，所述第二换热芯体为多通道多流程结构，所述第一换热芯体的通道数大于所述第二换热芯体的通道数。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述翅片管式结构包括翅片和换热管，所述换热管的横截面为圆形。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述第一换热芯体的换热管呈矩形排列，所述第二换热芯体中相邻的换热管呈三角形排列；

所述第二换热芯体中所述翅片的密度小于所述第一换热芯体中所述翅片的密度。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述壳体包括第一侧板和第二侧板，所述尾气进气口设置在所述第一侧板上，所述尾气出气口设置在第二侧板上；所述尾气进气口的数量为两个，其中一个所述尾气进气口与所述尾气出气口正对设置。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述第二侧板上设置有连通所述换热管的连接弯管。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述第二侧板上设置有工质入口腔室和工质出口腔室，所述工质自所述工质入口腔室流入所述第一换热芯体，所述工质自所述工质出口腔室流出所述第一换热芯体，所述工质出口腔室的截面积大于所述工质入口腔室的截面积。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述壳体的顶部设置有用于调节进气口气流的倾斜面。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述第二侧板的内侧设置有用于调整进气口气流的挡板。

如上所述发动机尾气蒸发过热器，所述第二侧板的内侧设置有浮动主板，所述换热管穿过所述浮动主板，所述换热板与所述浮动主管之间具有间隙，所述浮动主板的边缘具有翻边，所述翻边固定于所述壳体上。

本实用新型的发动机尾气蒸发过热器采用翅片管结构，换热管内形成工质通道，换热管外形成尾气通道，尾气与所述工质在流动方向上呈逆错流布置，由于工质换热区域在流动方向可分为预热段，蒸发段和过热段，分别对应液态、两相态和气态，过热段所占区域很小，该发动机尾气蒸发过热器根据工质不同相态下的换热系数和阻力系数的特性，将换热芯体设置为沿尾气流动方向的第一换热芯体和第二换热芯体，第一换热芯体对应为蒸发段和过热段，内部工质多为两相态和气态形式，具有较高的换热系数和阻力系数，第一换热芯体采用多通道两流程,增加了工质流通截面，降低了工质压降，第二换热芯体对应预热段，内部工质多为液态形式，工质液态下的换热系数和阻力系数相对偏低，第二换热芯体采用多通道多流程结构，增大了工质侧的换热能力，该尾气蒸发过热器的第一换热芯体和第二换热芯体沿尾气流动方向设置，采用不同布置方式的翅片管式结构，增大了工质侧和尾气侧的换热能力，使得内部结构更加紧凑，减少了尾气的流程，降低了尾气的排气阻力；由于换热管内不同相态下换热管的热膨胀不一样，采用两个换热芯体可以使得每个换热芯体的热膨胀可以各自自由释放，避免了同一芯体由于热膨胀不同造成应力过高导致失效的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的换热芯体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的工质流程示意图；

图4为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的翅片管结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的半剖结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的剖面及尾气流程示意图；

图7为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的翅片结构示意图。

附图标记说明：

a-尾气；

b-工质；

1-壳体；

2-换热芯体；

3-浮动主板；

11-尾气进气口；

12-尾气出气口

13-工质入口；

14-工质出口；

15-第一侧板；

16-第二侧板；

17-倾斜部；

18-挡板；

21-换热管；

22-翅片；

23-第一换热芯体；

24-第二换热芯体；

25-工质入口腔室；

26-工质出口腔室；

27-连接弯管；

31-第一浮动主板；

32-第二浮动主板；

221-翻边。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

下面结合具体实施例对本实用新型提供的发动机尾气蒸发过热器进行详细介绍。

图1为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的换热芯体的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的工质流程示意图，图4为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的翅片管结构示意图，请参阅图1至图4所示，本实施例提供一种发动机尾气蒸发过热器，该发动机尾气蒸发过热器，包括壳体1和换热芯体2，所述换热芯体2位于所述壳体1内，所述壳体1上设置有尾气进气口11和尾气出气口12，所述换热芯体2上设置有工质入口13和工质出口14；所述尾气的流动方向与所述工质的流动方向呈逆错流布置。其中，错流指尾气和工质两流体的流动方向互为垂直交叉的流动，逆流指尾气和工质两流体间的流动方向相反，图中箭头代表尾气和工质的流动方向，a代表尾气，b代表工质。

请参阅图2和图4，所述换热芯体2为翅片管式结构，所述翅片管式结构包括换热管21和翅片22，所述换热管21内形成工质通道，所述换热管21外形成尾气通道，尾气作为热源在管外流动，高压工质在管内吸收热量；

所述换热芯体2包括第一换热芯体23和第二换热芯体24，所述第一换热芯体23和第二换热芯体24沿尾气流动方向设置，所述第一换热芯体23为多通道双流程结构，所述第二换热芯体24为多通道多流程结构，所述第一换热芯体23的通道数大于所述第二换热芯体24的通道数。其中，流程指介质在换热器中流动方向的数量，流动方向每改变一次就增加一个流程，通道指每个流程中介质按同一方向流动的通道数量。此处的流程与通道的数量是从工质侧进行的描述。

本实施例中，换热芯体2采用翅片管式结构，换热管21内形成工质通道，本实施例对工质的具体形式不做特别限制，换热管21外与壳体1、尾气进气口11和尾气出气口12等构成尾气通道。

本实施例的发动机尾气蒸发过热器在使用时，工质换热区域在流动方向可分为预热段，蒸发段和过热段，分别对应液态、两相态和气态，过热段所占区域很小。工质不同相态下换热管壁面温度差异较大，热膨胀差异较大，本实施例基于此将芯体分为两个芯体，工质在第二换热芯体24呈液态或干度很低的两相态，在第一换热芯体23呈两相态和气态，第一换热芯体23采用多通道双流程，第二换热芯体24采用多通道多流程，该设置主要由尾气和工质不同相态下的换热和阻力特征决定的，两相态具有较高的换热系数和阻力系数，在第一换热芯体23需要更多地加强尾气侧换热和降低工质侧压力降，第一换热芯体23通过设置多通道双流程的换热管增大了工质流通截面和尾气一次换热面积，工质液态下的换热系数和阻力系数相对偏低，需要加强其换热，第二换热芯体24通过设置多通道多流程的换热管，增大了工质侧和尾气侧的换热能力，本实施例的尾气蒸发过热器利用了工质和尾气的换热和阻力特点，使得产品更为紧凑，大大降低了装配难度。

本实施例的发动机尾气蒸发过热器采用翅片管结构，换热管内形成工质通道，换热管外形成尾气通道，尾气与所述工质在流动方向上呈逆错流布置，由于工质换热区域在流动方向可分为预热段，蒸发段和过热段，分别对应液态、两相态和气态，过热段所占区域很小，该发动机尾气蒸发过热器根据工质不同相态下的换热系数和阻力系数的特性，将换热芯体设置为沿尾气流动方向的第一换热芯体和第二换热芯体，第一换热芯体对应为蒸发段和过热段，内部工质多为两相态和气态形式，具有较高的换热系数和阻力系数，第一换热芯体采用多通道两流程,增加了工质流通截面，降低了工质压降，第二换热芯体对应预热段，内部工质多为液态形式，工质液态下的换热系数和阻力系数相对偏低，第二换热芯体采用多通道多流程结构，增大了工质侧的换热能力，该尾气蒸发过热器的第一换热芯体和第二换热芯体沿尾气流动方向设置，采用不同布置方式的翅片管式结构，增大了工质侧和尾气侧的换热能力，使得内部结构更加紧凑，减少了尾气的流程，降低了尾气的排气阻力；由于换热管内不同相态下换热管的热膨胀不一样，采用两个换热芯体可以使得每个换热芯体的热膨胀可以各自自由释放，避免了同一芯体由于热膨胀不同造成应力过高导致失效的现象。

优选地，本实施例中，所述第一换热芯体23和第二换热芯体24沿尾气流动方向设置，图5为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的半剖结构示意图，请参阅图5所示，具体地，本实施例中，所述第一换热芯体23的翅片管为多通道两流程结构，第一换热芯体23的换热管呈矩形排列，第二换热芯体24的翅片管为三通道多流程结构，第二换热芯体24中相邻的换热管呈三角形排列。所述第二换热芯体中所述翅片的密度小于所述第一换热芯体中所述翅片的密度，进一步减小了尾气的排气阻力，而且该布置方式使得尾气蒸发过热器的结构更为紧凑，在一定程度上也降低了装配难度。

优选地，请参阅图1所示，本实施例中，所述壳体1包括第一侧板15和第二侧板16，所述尾气进气口11设置在所述第一侧板15上，所述尾气出气口12置在第二侧板16上；所述尾气进气口11设置有两个，其中一个所述尾气进气口11与所述尾气出气口12正对设置。本实施例中，其中正对设置的尾气进气口11与尾气出气口12正对构成旁通通道，在回收能量过剩的情况下可以通过调节阀门调节使用。

请参阅图1和图4，优选地，所述换热管21为圆管结构，本实施例的换热管21采用圆管具有优越的耐压能力。所述第二侧板16上设置有连通所述换热管21的连接弯管27。

优选地，请参阅图2所示，工质自第二换热芯体24流入第一换热芯体23，所述第二侧板16上设置有工质入口腔室25和工质出口腔室26，所述工质自所述工质入口腔室25流入所述第一换热芯体23，所述工质自所述工质出口腔室26流出所述第一换热芯体23，所述工质出口腔室26的截面积大于所述工质入口腔室25的截面积。该发动机尾气蒸发过热器的工质在流入第一换热芯体23时以低干度状态流入，气态流出，本实施例中，工质出口腔室26的截面积大于所述工质入口腔室25的截面积，降低了工质压降。

请参阅图所示，优选地，所述壳体1的顶部设置有用于调节进气口气流的倾斜部17，所述壳体1上设置有朝向所述第一换热芯体的倾斜部17，使得气流分配相对均匀。

图6为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的剖面及尾气流程示意图，请参阅图6所示，优选地，所述第一侧板15内侧设置有用于调整进气口气流的挡板18。通过在第一侧板上设置挡板18，保证了发动机尾气蒸发过热器正常运行时尾气不旁通。

优选地，所述第一侧板15的内侧设置有浮动主板3，所述换热管穿过所述浮动主板3，所述换热管21与所述浮动主板3之间具有间隙，所述浮动主板3的边缘具有翻边，所述翻边固定于所述壳体1上。本实施例中，所述浮动主板的数量为两个，位于第一换热芯体内的换热管穿过第一浮动主板31，位于第二换热芯体内的换热管穿过第二浮动主板32，本实施例中，浮动主板与换热圆管留有一定的间隙，用于热应力的释放，由于工质不同相态下换热管壁面温度差异较大，热膨胀差异较大，通过设置两个浮动主板，能够更好的实现热应力的释放。

图7为本实用新型实施例提供的发动机尾气蒸发过热器的翅片结构示意图，请参阅图7所示，优选地，本实施例中，所述翅片22为平板状，所述翅片22的端部具有翻边221，所述翻边221与相邻的翅片抵接，所述翻边在翅片管组装过程中起到定位作用，本实施例中翅片为平板状，减小了使用过程中的气阻和积碳问题，在一定程度上提高了发动机尾气蒸发过热器的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。