一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)egr的蒸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機廢熱回收的尾氣再循環(huán)EGR沸騰蒸發(fā)器，屬于廢熱回收和熱交換器領(lǐng)域，特別是涉及一種用于重型卡車有機朗肯循環(huán)的發(fā)動機尾氣再循環(huán)的沸騰蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著道路車輛排放法規(guī)的日益嚴格和實施，歐六排放法規(guī)實施后，2020年將進入以限制C02排放為主的碳排放法規(guī)的實施階段。為此，對發(fā)動機的每百公里燃油消耗提出了嚴格的要求和標準。為此，以朗肯循環(huán)的為技術(shù)代表各種廢熱回收技術(shù)，成為未來車輛降低C02排放的最有效的手段和技術(shù)之一。
[0003]同時，發(fā)動機的能源利用效率比較低，一般為40 %左右，其余60 %的熱量以各種形式散失而排入大氣。在發(fā)動機各種形式廢熱中，以發(fā)動機排氣廢熱比重最大。而基于廢熱回收的有機朗肯循環(huán)通過把發(fā)動機的尾氣和廢氣再循環(huán)EGR以及發(fā)動機缸套水的廢熱吸收，通過膨脹機轉(zhuǎn)化為有效功輸出，從而間接提升發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和降低C02的排放。
[0004]在發(fā)動機廢氣再循環(huán)的沸騰蒸發(fā)器中，是朗肯循環(huán)有機工質(zhì)-氟利昂吸收高溫尾氣的熱量，再降低循環(huán)尾氣的同時(如傳統(tǒng)的EGR冷卻器)，吸收尾氣的熱量，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化。而在尾氣與冷媒熱交換過程中，如果出現(xiàn)產(chǎn)品失效，導(dǎo)致高壓冷媒泄漏進入尾氣，尾氣和冷媒氟利昂再同時進入發(fā)動機燃燒室內(nèi)燃燒。在這個燃燒過程中，氟利昂會因高溫裂解并與空氣中隊發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)劇毒氰化物氣體排出大氣，嚴重破壞和污染環(huán)境。
[0005]為此，在發(fā)動機尾氣沸騰蒸發(fā)器中，氟利昂與尾氣熱交換同時，避免氟利昂進入尾氣和發(fā)動機燃燒室內(nèi)，成為發(fā)動機尾氣沸騰蒸發(fā)器的設(shè)計關(guān)鍵點之一。經(jīng)文獻專利號US2012-0285167和專利號US2013-0205766均采用釬焊工藝，用板片隔離尾氣和氟利昂，由于焊點過大，潛在失效風(fēng)險巨大，一旦泄露，氟利昂很容易進入再循環(huán)尾氣中，導(dǎo)致發(fā)動機劇毒物的排出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提供一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器，包括依次連接的彈性波紋金屬管、進氣端腔室、薄壁金屬殼、出氣端腔室和尾氣連接法蘭，所述的薄壁金屬殼內(nèi)設(shè)有芯子，所述的芯子包括至少一排扁管、進氣端主板、進氣端副主板、中間副主板、出氣端副主板和出氣端主板，所述扁管的兩端分別與所述的進氣端腔室和出氣端腔室聯(lián)通，其特征在于所述的薄壁金屬殼與扁管之間的熱交換區(qū)域被分隔成出氣端主板和出氣端副主板之間的第一冷卻液熱交換區(qū)域、出氣端副主板和中間副主板之間的氟利昂預(yù)熱區(qū)域、中間副主板和進氣端副主板之間的氟利昂蒸發(fā)過熱區(qū)域以及進氣端副主板和進氣端主板之間的第二冷卻液熱交換區(qū)域；在所述的薄壁金屬殼上對應(yīng)上述各區(qū)域處分別設(shè)有第一冷卻液進口、第一冷卻液出口、第一氟利昂進口、第一氟利昂出口、第二氟利昂進口、第二氟利昂出口、第二冷卻液進口和第二冷卻液出口 ；所述的第一氟利昂出口與第二氟利昂進口聯(lián)通。
[0008]本發(fā)明的一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器，具有以下特點:
[0009]1、本發(fā)明采用有機郎肯循環(huán)0RC廢熱回收系統(tǒng)上所集成的EGR沸騰器。該EGR沸騰器主要利用有機物氟利昂介質(zhì)吸收發(fā)動機尾氣再循環(huán)的尾氣熱量，轉(zhuǎn)為為高溫高壓的做功工質(zhì)氣體。該裝置在降低尾氣再循環(huán)氣體的溫度同時，對有機氟利昂進行加熱沸騰實現(xiàn)能量的回收(也即是把有機冷媒氟利昂從高壓液體加熱成高溫高壓的氟利昂蒸汽，作為推動膨脹機做功的工質(zhì)實現(xiàn)能量回收)。
[0010]2、在整根不銹鋼扁管上放置3個副主板，以把整個換熱器芯子分成彼此獨立4個換熱器區(qū)域，按照尾氣進口到出口流向，4個區(qū)域分別為第二冷卻液熱交換區(qū)域、氟利昂蒸發(fā)過熱區(qū)域、氟利昂預(yù)熱區(qū)域以及尾部的第一冷卻液熱交換區(qū)域，可避免產(chǎn)品在極端情況下失效或壽命期內(nèi)失效而導(dǎo)致氟利昂進入發(fā)動機循環(huán)尾氣中，同時還能夠強化傳熱和提高產(chǎn)品緊湊性。
[0011]3、在尾氣的進出端設(shè)置發(fā)動機冷卻液通道。該冷卻液通道有利于降低扁管與主板的壁面溫度，保護扁管與主板釬焊接頭，提高耐久性；同時在極端情況下，若氟利昂冷媒發(fā)生泄漏，冷媒泄漏到發(fā)動機冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中，從而避免冷媒泄漏尾氣后進入發(fā)動機燃燒，
產(chǎn)生劇毒尾氣。
[0012]作為本發(fā)明的改進，為確保氟利昂從沸騰蒸發(fā)器出口具有足夠過熱度，在所述的氟利昂預(yù)熱區(qū)域，發(fā)動機尾氣與液態(tài)氟利昂成逆流布置；在所述的氟利昂蒸發(fā)過熱區(qū)域，高溫的發(fā)動機尾氣與氟利昂呈順流布置，以提高換熱效果。在尾氣高溫部分，高溫再循環(huán)尾氣首先與氣液兩相氟利昂進行熱交換，由于氟利昂氣液氣液兩相區(qū)換熱系數(shù)巨大，導(dǎo)致薄壁金屬殼的管壁溫度接近氟利昂的流體溫度，避免氟利昂與高溫金屬壁面接觸而導(dǎo)致氟利昂的熱裂解。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，在所述的氟利昂蒸發(fā)過熱區(qū)域內(nèi)還設(shè)有折流擋板。所述的折流擋板為兩塊，分別置于該區(qū)域的頂部和底部，形成迷宮式通道。所述的折流擋板靠近所述第二冷卻液熱交換區(qū)域設(shè)置。在該區(qū)域由于尾氣的溫度非常高，通過在扁管之間放置折流擋板，可以提高氟利昂的流速和熱交換系數(shù)，從而降低扁管和第二副主板等金屬壁面的表面溫度，減少熱膨脹變性以及避免氟利昂與高溫金屬壁面的熱裂解。
[0014]作為本發(fā)明的再進一步改進，所述的進氣端主板和進氣端副主板之間的距離為20?30mm ;所述的出氣端主板和出氣端副主板之間的距離為20?30mm。
[0015]作為本發(fā)明的再進一步改進，在所述的扁管內(nèi)部放置波紋型強化傳熱翅片，可提高流體在管內(nèi)部的擾流，破壞流體邊界層，實現(xiàn)強化傳熱目的，并可縮小產(chǎn)品體積和重量。該翅片屬于非間斷型翅片，可有效提高傳熱，同時不利于積碳的在金屬表面的堆積。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，在氟利昂的熱交換區(qū)域，扁管與扁管之間放置鋸齒形翅片21，以實現(xiàn)在強化傳熱同時，提高氟利昂側(cè)耐壓強度。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，在所述的氟利昂預(yù)熱區(qū)域，扁管之間的鋸齒形翅片上與氟利昂進出口連接的對角處裁剪出兩個倒角，可提高冷媒氟利昂的流動均勻性。
[0018]作為本發(fā)明的更進一步改進，整機采用不銹鋼材料，芯子通過鎳基釬焊工藝組裝，以避免其他焊接材料的酸性氣體成分腐蝕問題的產(chǎn)生；芯子與外部薄壁金屬殼通過氬弧焊連接，實現(xiàn)各個換熱區(qū)域的獨立換熱和流動。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器的介質(zhì)流程圖。
[0021]圖2是本發(fā)明一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器的外觀圖。
[0023]圖4是本發(fā)明除去薄壁金屬殼后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明芯子的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明主板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7是本發(fā)明副主板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖8是本發(fā)明折流擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖9是本發(fā)明扁管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖10是本發(fā)明波紋型強化傳熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖11是本發(fā)明鋸齒形翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]參照附圖，本發(fā)明的一種用于發(fā)動機尾氣再循環(huán)EGR的沸騰器，包括依次連接的彈性波紋金屬管1、進氣端腔室2、薄壁金屬殼5、出氣端腔室22和尾氣連接法蘭6，所述的薄壁金屬殼5內(nèi)設(shè)有芯子3，所述的芯子3包括至少一排扁管15、進氣端主板16、進氣端副主板17、中間副主板18、出氣端副主板23和出氣端主板24，所述扁管15的兩端分別與所述的進氣端腔室2和出氣端腔室22聯(lián)通，所述的薄壁金屬殼5與扁