一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用orc系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，包括冷媒進(jìn)口腔室、缸套水進(jìn)口腔室、冷媒出口腔室、缸套水出口腔室和芯子，所述的芯子包括前端板、后端板以及置于所述前后端板之間交替疊置的冷媒側(cè)通道和缸套水側(cè)通道；相鄰?fù)ǖ乐g通過隔板隔斷。本發(fā)明通過封條的特殊布置，使流體形成對(duì)邊流動(dòng)。蒸發(fā)器豎直放置，缸套水從靠近上方的腔室進(jìn)入，冷媒從靠近下方的腔室進(jìn)去，形成逆流布置。通過本發(fā)明，使用鋁封條結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)兩側(cè)通道都采用強(qiáng)化傳熱翅片，不僅實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化，結(jié)構(gòu)緊湊高效。并且封條結(jié)構(gòu)，易于產(chǎn)品尺寸大小的擴(kuò)展。
【專利說明】一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是屬于廢熱回收、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能領(lǐng)域，涉及了柴油機(jī)廢熱回收利用的ORC系統(tǒng)，尤其是涉及道路柴油機(jī)廢熱回收ORC系統(tǒng)中的一種鋁封條式蒸發(fā)沸騰器。

【背景技術(shù)】
[0002]在過去10?20年，發(fā)動(dòng)機(jī)的各種技術(shù)進(jìn)步僅僅圍繞著發(fā)動(dòng)機(jī)排放而開展的，如典型的EGR技術(shù)，SCR技術(shù)等。這些技術(shù)的使用，并沒有明顯的提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性，如柴油機(jī)效率在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，一直徘徊在40?45%的水平。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)的各個(gè)階段實(shí)施和能源短缺的日益嚴(yán)峻，在排放問題基本解決后，以有機(jī)郎肯循環(huán)ORC為原理的廢熱利用WHR技術(shù)將成為發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用的節(jié)能技術(shù)，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。利用ORC系統(tǒng)來回收發(fā)動(dòng)機(jī)的各種形式廢熱，如發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣，發(fā)動(dòng)機(jī)缸套水等熱量。
[0003]對(duì)于道路車輛柴油機(jī)廢熱回收ORC系統(tǒng)中的各個(gè)零部件的輕量化，高效緊湊是整個(gè)ORC系統(tǒng)能否成功開發(fā)和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。在常規(guī)工業(yè)廢熱或陸地柴油機(jī)ORC蒸發(fā)器一般選用不銹鋼板式換熱器，相對(duì)管殼式換熱器，其結(jié)構(gòu)較為緊湊，很適合陸地固定式柴油機(jī)廢熱利用的ORC系統(tǒng)。但由于板式換熱器所使用的材料為不銹鋼，質(zhì)量較重，因此不太適合用于道路柴油機(jī)廢熱利用的ORC系統(tǒng)中。
[0004]針對(duì)上述現(xiàn)狀，如果能制造出一種結(jié)構(gòu)緊湊，且質(zhì)量較輕的蒸發(fā)沸騰器，將大大推動(dòng)ORC系統(tǒng)在道路柴油機(jī)廢熱回收領(lǐng)域的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提出一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的蒸發(fā)沸騰器。該蒸發(fā)沸騰器不僅要結(jié)構(gòu)緊湊，而且要滿足應(yīng)用于道路移動(dòng)式ORC系統(tǒng)對(duì)質(zhì)量輕的要求。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，包括冷媒進(jìn)口腔室、缸套水進(jìn)口腔室、冷媒出口腔室、缸套水出口腔室和芯子，其特征在于:
所述的冷媒進(jìn)口腔室和缸套水出口腔室設(shè)置在所述芯子的底端；所述的缸套水進(jìn)口腔室和冷媒出口腔室設(shè)置在所述芯子的頂端；
所述的芯子為高度大于長(zhǎng)寬的狹長(zhǎng)形的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，包括前端板、后端板以及置于所述前后端板之間交替疊置的冷媒側(cè)通道和缸套水側(cè)通道；相鄰?fù)ǖ乐g通過隔板隔斷；
所述的冷媒側(cè)通道包括冷媒通道翅片、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條和左側(cè)長(zhǎng)封條、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條和頂端短封條；所述的右側(cè)長(zhǎng)封條與底端短封條封閉連接，與頂端短封條之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒出口腔室聯(lián)通的第一缺口 ；所述的左側(cè)長(zhǎng)封條與頂端短封條封閉連接，與底端短封條之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒進(jìn)口腔室聯(lián)通的第二缺Π ；
所述的缸套水側(cè)通道包括缸套水通道翅片、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條和左側(cè)長(zhǎng)封條、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條和頂端短封條；所述的左側(cè)長(zhǎng)封條與底端短封條封閉連接，與頂端短封條之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水進(jìn)口腔室聯(lián)通的第三缺口 ；所述的右側(cè)長(zhǎng)封條與頂端短封條封閉連接，與底端短封條之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水出口腔室聯(lián)通的第四缺口 ；
所述的各封條均采用鋁質(zhì)材料。
[0007]本發(fā)明選用密度較小的鋁作為材料，選用較為緊湊的封條式作為蒸發(fā)沸騰器的結(jié)構(gòu)。并且對(duì)蒸發(fā)器兩側(cè)強(qiáng)化傳熱翅片，根據(jù)工質(zhì)流動(dòng)傳熱工作特點(diǎn)，實(shí)行不同的強(qiáng)化傳熱方式。在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)，并且最大可能降低工質(zhì)的阻力。
[0008]本發(fā)明通過封條的錯(cuò)位布置，使流體形成對(duì)邊流動(dòng)。蒸發(fā)沸騰器豎直放置，缸套水從靠近上方的腔室進(jìn)入，冷媒從靠近下方的腔室進(jìn)去，形成逆流布置。芯子外觀為狹長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，可加長(zhǎng)冷媒的流程，冷媒在流動(dòng)的過程中不斷的吸熱蒸發(fā)汽化，可使熱交換更為充分。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，所述的缸套水通道翅片選用峰距較大的鋸齒型翅片或者是平直翅片，以提高水側(cè)傳熱系數(shù)，并且盡最大可能降低水側(cè)阻力。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，所述的冷媒通道翅片選用強(qiáng)化傳熱翅片，如鋸齒型翅片，平直孔型翅片等具有強(qiáng)化傳熱特點(diǎn)翅片，以提高冷媒側(cè)傳熱系數(shù)。
[0011]所述的冷媒側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條和底端短封條可以為分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件；所述冷媒側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條和頂端短封條可以為分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件。
[0012]同理，所述的缸套水側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條和頂端短封條可以為分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件；所述缸套水側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條和底端短封條可以為分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，位于同一端兩個(gè)腔室之間留有一定的間隙，保證有足夠的焊接空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是冷媒側(cè)通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是缸套水側(cè)通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是兩層相鄰?fù)ǖ木植拷Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是鋸齒型翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是平直翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，包括冷媒進(jìn)口腔室1、缸套水進(jìn)口腔室2、冷媒出口腔室3、缸套水出口腔室4和芯子5。
[0021]所述的冷媒進(jìn)口腔室I和缸套水出口腔室4設(shè)置在所述芯子5的底端；所述的缸套水進(jìn)口腔室2和冷媒出口腔室3設(shè)置在所述芯子5的頂端。
[0022]所述的芯子5為高度大于長(zhǎng)寬的狹長(zhǎng)形的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，包括前端板13、后端板14以及置于所述前后端板13、14之間交替疊置的冷媒側(cè)通道和缸套水側(cè)通道；相鄰?fù)ǖ乐g通過隔板12隔斷。
[0023]蒸發(fā)器豎直放置，缸套水7從靠近芯子上端的缸套水進(jìn)口腔室2進(jìn)入，冷媒6從靠近芯子下端的冷媒進(jìn)口腔室I進(jìn)入，形成逆流布置。
[0024]參照?qǐng)D2，所述的冷媒側(cè)通道包括冷媒通道翅片9、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條15和左側(cè)長(zhǎng)封條8、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條16和頂端短封條17 ;所述的右側(cè)長(zhǎng)封條15與底端短封條16封閉連接，與頂端短封條17之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒出口腔室3聯(lián)通的第一缺口 22 ;所述的左側(cè)長(zhǎng)封條8與頂端短封條17封閉連接，與底端短封條16之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒進(jìn)口腔室I聯(lián)通的第二缺口 21。所述的二個(gè)缺口分別是冷媒的進(jìn)出口，且呈對(duì)角線方向布置。
[0025]為保證傳熱效果，所述的冷媒通道翅片9選用距較小的鋸齒型翅片。
[0026]所述的冷媒側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條15和底端短封條16可以是分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件；所述冷媒側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條8和頂端短封條17可以是分別獨(dú)立的元件，也可以是一體式的“L”形構(gòu)件。
[0027]參照?qǐng)D3，所述的缸套水側(cè)通道包括缸套水通道翅片9、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條18和左側(cè)長(zhǎng)封條10、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條19和頂端短封條20 ;所述的左側(cè)長(zhǎng)封條10與底端短封條19封閉連接，與頂端短封條20之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水進(jìn)口腔室2聯(lián)通的第三缺口 24 ;所述的右側(cè)長(zhǎng)封條18與頂端短封條20封閉連接，與底端短封條19之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水出口腔室4聯(lián)通的第四缺口 23。所述的二個(gè)缺口分別是缸套水的進(jìn)出口，且呈對(duì)角線方向，并與冷媒側(cè)通道的冷媒的進(jìn)出口交錯(cuò)布置。
[0028]一般情況下，缸套水的流量相對(duì)于冷媒的流量大很多，因此缸套水側(cè)的翅片11可以考慮選用峰距較大的鋸齒型翅片，甚至是平直翅片。
[0029]同冷媒側(cè)一樣，所述的缸套水側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條18和頂端短封條20為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件；所述缸套水側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條10和底端短封條19為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件。
[0030]所述的各封條均采用鋁質(zhì)材料。為提高產(chǎn)品的耐腐蝕性，鋁材的牌號(hào)可以選用“7873”。
[0031]位于同一端兩個(gè)腔室之間(如冷媒進(jìn)口腔室I和缸套水出口腔室4之間，缸套水進(jìn)口腔室2和冷媒出口腔室3之間)留有一定的間隙，保證有足夠的焊接空間。
[0032]附圖4顯示的是兩層相鄰?fù)ǖ赖木植拷Y(jié)構(gòu)視圖，相鄰的通道之間由隔板12分隔開。
[0033]應(yīng)該理解到的是:上述實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，包括冷媒進(jìn)口腔室(I)、缸套水進(jìn)口腔室(2 )、冷媒出口腔室(3 )、缸套水出口腔室(4 )和芯子(5 )，其特征在于: 所述的冷媒進(jìn)口腔室(I)和缸套水出口腔室(4)設(shè)置在所述芯子(5)的底端；所述的缸套水進(jìn)口腔室(2)和冷媒出口腔室(3)設(shè)置在所述芯子(5)的頂端； 所述的芯子(5)為高度大于長(zhǎng)寬的狹長(zhǎng)形的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，包括前端板(13)、后端板(14)以及置于所述前后端板(13、14)之間交替疊置的冷媒側(cè)通道和缸套水側(cè)通道；相鄰?fù)ǖ乐g通過隔板(12)隔斷； 所述的冷媒側(cè)通道包括冷媒通道翅片(9)、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條(15)和左側(cè)長(zhǎng)封條(8)、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條(16)和頂端短封條(17);所述的右側(cè)長(zhǎng)封條(15)與底端短封條(16)封閉連接，與頂端短封條(17)之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒出口腔室(3)聯(lián)通的第一缺口(22);所述的左側(cè)長(zhǎng)封條(8)與頂端短封條(17)封閉連接，與底端短封條(16)之間設(shè)有一個(gè)與所述冷媒進(jìn)口腔室(I)聯(lián)通的第二缺口(21); 所述的缸套水側(cè)通道包括缸套水通道翅片(9)、沿高度方向設(shè)置的右側(cè)長(zhǎng)封條(18)和左側(cè)長(zhǎng)封條(10)、以及沿寬度方向設(shè)置的底端短封條(19)和頂端短封條(20);所述的左側(cè)長(zhǎng)封條(10)與底端短封條(19)封閉連接，與頂端短封條(20)之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水進(jìn)口腔室(2 )聯(lián)通的第三缺口( 24 );所述的右側(cè)長(zhǎng)封條(18 )與頂端短封條(20 )封閉連接，與底端短封條(19)之間設(shè)有一個(gè)與所述缸套水出口腔室(4)聯(lián)通的第四缺口(23)； 所述的各封條均采用鋁質(zhì)材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于所述的缸套水通道翅片(9)選用鋸齒型翅片或者是平直翅片。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于所述的冷媒通道翅片(9)選用鋸齒型翅片或平直孔型翅片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于在所述的冷媒側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條(15 )和底端短封條(16 )為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件；所述冷媒側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條(8)和頂端短封條(17)為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于所述的缸套水側(cè)通道的右側(cè)長(zhǎng)封條(18)和頂端短封條(20)為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件；所述缸套水側(cè)通道的左側(cè)長(zhǎng)封條(10)和底端短封條(19)為分別獨(dú)立的元件，或?yàn)橐惑w式的“L”形構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求1-5任何一項(xiàng)所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于在所述的芯子(5)與所述的冷媒進(jìn)口腔室(I)、缸套水進(jìn)口腔室(2)、冷媒出口腔室(3 )和缸套水出口腔室(4 )之間采用氬弧焊連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于道路柴油機(jī)廢熱利用ORC系統(tǒng)的鋁封條蒸發(fā)器，其特征在于在位于同一端的兩個(gè)腔室之間留有焊接空間。
【文檔編號(hào)】F28D9/00GK104154784SQ201410376829
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】董軍啟, 王建長(zhǎng), 王斌, 楊洪亮, 陳能舜, 張榮友 申請(qǐng)人:浙江銀輪機(jī)械股份有限公司