一种汽车尾气余热回收利用的热管型相变储热换热装置的制作方法

本实用新型涉及汽车尾气余热利用领域，特别涉及一种汽车尾气余热回收利用的热管型相变储热换热装置。

背景技术：

随着中国经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国的汽车保有量也在逐步攀升，其中的绝大部分是普通的燃油内燃机汽车。燃油在发动机中燃烧产生的热量并没有全部变成动能，除去冷却水和摩擦等损失外，还有约30 %～40 %的能量以尾气余热的形式排放到大气中去。若能将此余热部分或全部回收利用，对于提高汽车燃油经济性，减少温室气体的排放是很有帮助的。

汽车在冬季使用时，常常面临冷启动和车厢内温度低的问题。当环境温度过低时，汽车不易发动，冷启动会增加发动机的机械摩擦损伤，并且挡风玻璃上的冰、霜或雾不易去除；另一方面，在停车发动机关闭后后或刚启动时，车厢内温度较低，司乘人员舒适性差，如果只为取暖而让发动机怠速运行，又造成燃油浪费和严重的环境污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种汽车尾气余热回收利用的热管型相变储热换热装置，在冬天或者在寒冷的地区，利用相变材料将汽车尾气中的余热储存起来，并在停车发动机关闭后或启动时将储存的热能释放出来，供给车厢内热风或预热发动机，还可以吹除挡风玻璃上的冰、霜或雾，将在一定程度上提高汽车的经济性和舒适性，并能解决冷启动造成的一系列问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种汽车尾气余热回收利用的热管型相变储热换热装置，包括相变储热段、冷流体加热段和热管换热器；

所述相变储热段为套管式密闭容器，内管壁为汽车尾气管道，内管壁和外管壁之间的空间内填充相变储热材料；

所述热管换热器包括管壳、液芯和液体工质；所述热管换热器的一端为热端，所述热端位于相变储热段内，另一端为冷端，所述冷端位于冷流体加热段内；

所述相变储热段包覆在汽车尾气管道上，所述冷流体加热段设置在所述相变储热段外周。

进一步的，所述热管换热器为1个或若干个。

进一步的，所述冷流体加热段为发动机冷却液的管道或车厢暖风管道。

进一步的，所述相变储热段的外管壁包覆有保温材料。

进一步的，所述相变储热段的内管壁一侧设置有强化换热的肋片，所述肋片延伸到相变储热材料内。

进一步的，所述热管换热器管壳的冷端、热端均设置有用于提高储热或放热效率的肋片或翅片。

进一步的，所述相变储热段的内管壁和外管壁之间填充有高导热系数的金属网或泡沫金属。

进一步的，所述金属网为铜丝网，所述泡沫金属为泡沫铜或泡沫铝。

进一步的，所述相变储热材料为有机相变储热材料或无机相变储热材料。

本实用新型的有益效果为：在冬天或者在寒冷的地区，可以将汽车尾气中的余热储存起来，用于发动机关闭后或启动时车厢内的供暖或预热发动机，也可以吹除挡风玻璃上的冰、霜或雾，降低冷启动造成的危害，并增加汽车的经济性和舒适性；方案简单易行，应用前景广阔。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例1结构示意图。

图2所示为热管换热器的结构示意图。

图3所示为实施例2结构示意图。

图4所示为实施例3结构示意图。

图5所示为实施例4结构示意图。

图中：1-相变储热段；2-冷流体加热段；3-热管换热器；4-内管壁（汽车尾气管道）；5-外管壁；6-保温材料；7-相变储热材料；8-高温汽车尾气；9-冷流体（发动机冷却液或冷空气）；10-管壳；11-液芯；12-液体工质；13-热端；14-冷端；15-肋片或翅片；16-肋片；17-金属网或泡沫金属。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

图1所示为本实用新型的实施例1，该汽车尾气余热回收利用的热管型相变储热换热装置，包括相变储热段1、冷流体加热段2和热管换热器3；其中相变储热段1为套管式密闭容器，内管即为汽车尾气管道4，外管壁5包覆有保温材料6，内、外管壁之间填充有相变储热材料7。热管换热器3如图2所示,由管壳10，液芯11和液体工质12组成，热端13位于相变储热段1内，冷端14位于冷流体加热段2内，可以根据需要安装多个热管换热器。

本实用新型的工作原理是：高温的汽车尾气8在流经内管时，将热量通过内管传递给相变储热材料7，相变储热材料7温度逐渐升高，当达到相变温度时由固态转变为液态，直至全部转化为液态，尾气中热量以相变储能材料7的液化潜热和显然的方式储存起来。

当汽车停车发动机关闭后或冷启动时，需要给发动机预热或车厢内提供热风，可以开启发动机冷却液泵或风机，冷流体9(发动机冷却液或冷空气)进入冷流体加热段2，热管换热器3进入工作状态，热管内部的液体工质12在热端13蒸发，在压力的驱动下进入冷端14，蒸汽凝结为液体并释放大量热量，通过冷端14管壳10传递给外部的冷流体，凝结的液体工质12在毛细力的驱动下通过液芯9回到热端13，并再次蒸发进行循环。冷流体9(发动机冷却液或冷空气)被加热后，由管路进入发动机盖内或车厢内，预热发动机或给车厢内提供暖风。

图3为本实用新型的实施例2，其工作原理同实施例1，与实施例1不同之处仅在于，热管换热器3的冷端14和热端13的管壳10外安装了肋片或翅片15，可以显著提高管壳10与外部流体的对流换热系数，提高储热或放热的效率。

图4为本实用新型的实施例3，其工作原理同实施例1，与实施例1不同仅在于，相变储热段1的内管壁4一侧设置有强化换热的肋片16，所述肋片16延伸到相变储热材料7内。

图5为本实用新型的实施例4，其工作原理同实施例1，与实施例1不同仅在于，相变储热段1的内管壁4和外管壁5之间填充有高导热系数的金属网或泡沫金属17，如铜丝网、泡沫铜或泡沫铝等，可以显著提高相变储热材料的当量导热系数，提高储热或放热的速度。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。