用于车辆中郎肯循环的换热器制造技术

技术编号:13406823 阅读:61 留言:0更新日期:2016-07-25 13:37
本公开提供一种用于车辆中郎肯循环的换热器。一种车辆包括用于废热回收的包含工作流体的郎肯循环,并具有蒸发器。所述蒸发器具有换热管,所述换热管定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管。进口集管连接到所述换热管的端部区域的下表面。出口集管具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管。所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆中郎肯循环的换热器
多个实施例涉及用于向车辆中郎肯循环(Rankinecycle)中的工作流体传热的换热器。
技术介绍
包括混合动力车辆的车辆具有内燃发动机,所述内燃发动机产生高温废气。所述车辆还可包括具有废热并且需要冷却的多个系统(例如,具有冷却流体的发动机冷却系统)。在运转期间,热力循环(诸如,郎肯循环)可用于回收车辆中的废热并使用换热器将能量提供至车辆。归因于换热器中的混合相的工作流体,现有的传统换热器可导致加热不均匀、热疲劳和磨损以及循环中的气阻(vaporlock)。
技术实现思路
在一个实施例中,提供一种用于具有工作流体的车辆郎肯循环的换热器。换热管定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管。进口集管连接到所述换热管的端部区域的下表面。出口集管具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管。所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。根据本专利技术的一个实施例,所述换热器还包括:出口歧管,连接到出口集管;其中,所述换热管限定纵向轴线;其中,所述出口集管还包括位于所述换热管上方并基本平行于所述纵向轴线延伸的收集管;其中,所述收集管将所述多个立管与所述出口歧管流体地连接。根据本专利技术的一个实施例,所述换热器还包括连接到所述进口集管的进口歧管;其中,所述换热管位于所述进口集管和出口集管之间;其中,所述换热管位于所述进口歧管和出口歧管之间。根据本专利技术的一个实施例,所述进口歧管基本横向于所述纵向轴线并定位成用于使工作流体基本水平地流动;其中,所述出口歧管基本横向于所述纵向轴线并定位成用于使工作流体基本水平地流动。根据本专利技术的一个实施例,所述收集管和所述多个立管定位成基本上彼此垂直。根据本专利技术的一个实施例,所述换热管是所述换热器中布置为基本上彼此平行的多个换热管中的一个,每个换热管具有对应的进口集管和出口集管;其中,所述多个换热管的进口集管连接到进口歧管;并且其中,所述多个换热管的出口集管的收集管连接到出口歧管。根据本专利技术的一个实施例,所述换热管的端部区域是第一端部区域;其中,所述换热管具有与所述第一端部区域基本相对的第二端部区域;其中,所述多个立管中的第一立管连接到所述换热管的第一端部区域的上表面并邻近于所述进口集管;其中,所述多个立管中的第二立管连接到所述第二端部区域的上表面。根据本专利技术的一个实施例,所述多个立管中的另外的立管连接到所述换热管的中部区域的上表面,所述中部区域位于所述第一端部区域和第二端部区域之间。根据本专利技术的一个实施例,所述进口集管定位成用于使工作流体基本竖直地流动到所述换热管中。在另一个实施例中,提供一种具有发动机的车辆。所述车辆还具有膨胀机、冷凝器和泵,所述膨胀机、冷凝器和泵在包含蒸发器的闭合回路中按顺序流体连通,所述蒸发器被构造为在来自所述发动机的废气和工作流体之间传热。所述蒸发器包括基本水平的换热管和多个立管,所述换热管具有连接到进口集管的下表面,所述多个立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。根据本专利技术的一个实施例,所述车辆还包括控制器,所述控制器被配置为控制所述闭合回路,使得工作流体在所述泵的进口处是液相并且在所述膨胀机的进口处是汽相。根据本专利技术的一个实施例,所述车辆还包括控制器,所述控制器被配置为控制所述闭合回路,使得工作流体在所述多个立管中包括汽相并且工作流体在所述进口集管中包括液相。根据本专利技术的一个实施例,所述蒸发器还包括壳体,所述壳体大体上包围所述换热管并被构造为容纳废气,所述壳体支撑至少一个挡板,所述至少一个挡板定位成引导废气在所述换热管周围的流动。根据本专利技术的一个实施例,所述换热管具有与第二端部区域相对的第一端部区域,其中,所述进口集管连接到所述第一端部区域的下表面;其中,所述多个立管中的第一立管连接到所述第一端部区域的上表面;其中,所述多个立管中的第二立管连接到所述第二端部区域的上表面;其中,所述多个立管中的第三立管在中部区域连接到换热管的上表面,所述中部区域位于所述第一端部区域和所述第二端部区域之间;其中,所述多个立管连接到与所述蒸发器的出口歧管流体连通的收集管。根据本专利技术的一个实施例,所述换热管具有纵向轴线;其中,所述收集管位于所述换热管的上方并基本平行于所述纵向轴线;其中,所述多个立管沿着所述换热管的纵向轴线间隔开;其中,每个立管沿着相交于所述纵向轴线并基本垂直于所述纵向轴线的相应的轴线延伸。在又一实施例中,提供一种用于热力循环的单程蒸发器。所述蒸发器包含用于从废热中回收能量的车辆中的工作流体。所述蒸发器具有进口歧管和至少一个进口集管,所述进口集管具有进口立管区段以为包含液相的工作流体提供竖直流动分量。所述蒸发器具有至少一个换热管,所述至少一个换热管具有第一端部区域和第二端部区域。所述换热管具有限定用于所述工作流体的流动通道的外表面。所述外表面适于接触废热流体。关联的进口集管的进口立管连接到换热管的邻近于所述第一端部区域的底侧并与所述流动通道流体连通以将包含液相的工作流体提供到所述换热管。所述蒸发器还具有出口歧管和至少一个出口集管,所述至少一个出口集管具有收集管和一系列出口立管,每个出口立管为所述工作流体的汽相提供竖直流动分量。所述出口集管的出口立管连接到关联的换热管的顶侧并沿着换热管的长度在所述第一端部区域和第二端部区域之间间隔开。一个出口立管邻近于所述第一端部区域,另一个出口立管邻近于所述第二端部区域。所述出口立管与所述流动通道流体连通以将所述工作流体的汽相提供到所述收集管和所述出口歧管。根据本专利技术的一个实施例,所述进口歧管邻近于所述第一端部区域,所述出口歧管邻近于所述第二端部区域;其中,所述收集管平行于关联的换热管并与关联的换热管间隔开。本公开的各个示例具有关联的、非限制性优点。例如,提供一种用于车辆中郎肯循环或其它热力循环的换热器。所述换热器具有用于使用废热流体(诸如,在换热管周围流动的废气)来蒸发循环中的工作流体的换热管或腔。随着工作流体在换热管中蒸发,工作流体的汽相与液相分离并在出口集管的竖直的出口立管中上升。工作流体的液相保留在换热管中并继续由废热流体加热。换热管中保留的液体相比于蒸汽相具有高热导率和高传热效率。由于随着工作流体的蒸发工作流体的相分离,因此该换热器的设计使得液体腔和气体管具有大致均匀的温度分布。附图说明图1示出了根据实施例的包括郎肯循环的车辆的系统的示意图;图2示出了用于图1的郎肯循环的简化的压力-焓图;图3示出了用于图1的郎肯循环的换热器的透视图;图4示出了图3的换热器的局部剖视示意图。具体实施方式根据需要,在此公开本专利技术的详细实施例;然而,应理解公开的实施例仅为本专利技术的示例,本专利技术可以以各种和替代的形式来体现。附图不一定按比例绘制;可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。因此,在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制,而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本专利技术的代表性基础。以化学术语描述的组分是指添加到说明书中特定的任何组合物时的组分,并且不一定排除混合物一旦混合后混合物的组分之间的化学相互作用。如本公开中描述的流体可指处于各种状态或相(包括汽相、液相、汽/液混合相、过热气体、过冷液体等)的物质。郎肯循环可用于将热能转化成机械能或电能。已致力于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有工作流体的车辆郎肯循环的换热器,包括:换热管,定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管;进口集管,连接到所述换热管的端部区域的下表面;以及出口集管,具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管,所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。

【技术特征摘要】
2015.01.14 US 14/596,3481.一种用于具有工作流体的车辆郎肯循环的换热器,包括:换热管,定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管;进口集管,连接到所述换热管的端部区域的下表面;以及出口集管,具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管,所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。2.根据权利要求1所述的换热器,还包括外部壳体,所述外部壳体包围所...

【专利技术属性】
技术研发人员:周时光
申请(专利权)人:福特全球技术公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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