抗污换热器制造技术

公开了一种与空气处理系统一起使用的换热器。该换热器可具有入口、出口以及流体地连接入口和出口的至少一条通道。该至少一条通道可包括配置为在至少一条通道内的第一流体与至少一条通道外的第二流体之间传递热量的壁。换热器还可具有沿至少一条通道的长度设置的多个导热特征件和仅应用于该多个导热特征件的子集的抗污涂层。

Anti fouling heat exchanger

A heat exchanger for use with an air handling system is disclosed. The heat exchanger may have an inlet, an outlet, and at least one passageway for connecting the inlet and the outlet in a fluid way. The at least one passageway may include a wall configured to transfer heat between a first fluid in at least one channel and a second fluid outside at least one of the channels. The heat exchanger may also have a plurality of thermally conductive features disposed along the length of at least one passageway and an antifouling coating that is applied only to a subset of the plurality of thermally conductive features.

【技术实现步骤摘要】
抗污换热器
本公开通常涉及一种换热器，并且更具体地涉及一种具有抗污特征的换热器。
技术介绍
换热器具有很多不同的结构(如波纹板结构、壳管式结构、管翅式结构等)并且用于在两种流体之间传递热能，而不会使流体之间发生直接接触。具体地，初级流体(如空气或者排气)通常是通过换热器的流体通道进行引导，而次级流体(如空气、水、乙二醇等)与该通道的壁发生外部接触。以此方式，热量可以通过壁在两种流体之间传递。在一些应用中，循环通过换热器的一种或两种流体可以具有夹杂在流体中的颗粒(例如，未燃烧的碳氢化合物，如燃料或油)。当通道壁接触到颗粒时，这些壁可变成涂覆有该颗粒(即受到污染)。这在这些壁具有容易产生颗粒沉积的粗糙表面纹理时可能尤其如此。当颗粒粘附于通道壁时，壁的导热性降低。在Birgler等人于2014年6月19日公布的公开号为2014/0165558的美国专利(“’558专利公开”)中描述了一种示例性换热器。具体地，’558专利公布公开了一种废气换热器，其具有不锈钢外壳、设置在其内的不锈钢管以及连接到该管的不锈钢线圈和翅片。暴露于废气的换热器表面设置有由陶瓷制成的防护涂层。陶瓷涂层旨在保护不锈钢免于受到腐蚀。虽然’558专利公布中的换热器可能有助于减少在一些应用中发生腐蚀的可能性，但是其对于其他应用而言可能是多余的，同时还较昂贵，并且对于抗污不起什么作用。特别地，在某些情况下，要将整个换热器完全罩住可能成本太高和/或难度太大。进一步地，由于陶瓷材料和不锈钢的热膨胀系数可能不同，因此，用陶瓷材料涂覆整个换热器可能会将陶瓷材料暴露在较大的温度范围内，这在膨胀不均时可以造成材料的开裂和剥落。当陶瓷材料发生开裂和/或剥落时，其可能会失去其有效性。另外，尽管’558专利公布中使用的陶瓷材料可能有助于保护换热器免于受到腐蚀，但是它在保护换热器免于受到污染这一方面作用不大。也就是说，’558专利公布中使用的抗腐蚀陶瓷材料可以具有便于或者甚至促进颗粒沉积的表面粗糙度。所公开的换热器目的是克服上面提到的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种换热器。该换热器可包括入口、出口以及流体地连接入口和出口的至少一条通道。该至少一条通道可包括配置为在至少一条通道内的第一流体与至少一条通道外的第二流体之间传递热量的壁。换热器还可具有沿至少一条通道的长度设置的多个导热特征件和仅应用于多个导热特征件的子集的抗污涂层。在另一个方面，本公开涉及另一种换热器。此换热器可包括入口、出口以及流体连接入口和出口的至少一条通道。至少一条通道可具有壁，其配置为在位于壁的一侧的再循环废气与位于壁的相反侧的冷却剂之间传递热量。换热器还可包括沿至少一条通道的长度可操作地设置的多个不锈钢翅片和仅应用于不锈钢翅片的下游部分的抗污陶瓷涂层。抗污陶瓷涂层可由氮化硼超增强石墨或碳化硅中的一种制成。抗污涂层可具有比多个不锈钢翅片更为光滑的表面光洁度。在又一个方面，本公开涉及一种流体处理系统。流体处理系统可包括空气供应源、再循环废气供应源以及配置为与发动机连通的入口歧管。流体处理系统还可包括换热器，其配置为对再循环废气进行冷却并将经过冷却的再循环废气引导来与进入入口歧管的空气混合。换热器可具有与再循环废气供应源连通的入口、与入口歧管连通的出口以及流体地连接入口和出口的至少一条通道。至少一条通道可具有壁，其配置为在位于壁的一侧的再循环废气与位于壁的相反侧的冷却剂之间传递热量。换热器还可具有沿至少一条通道的长度可操作地设置的不锈钢翅片和仅应用于不锈钢翅片的一部分的抗污陶瓷涂层。抗污陶瓷涂层可由氮化硼超增强石墨或碳化硅中的一种制成，并且具有比多个不锈钢翅片的表面光洁度更为光滑的表面光洁度。附图说明图1是具有示例性公开的流体处理系统的发动机的示意图；并且图2是可以结合图1的流体处理系统使用的示例性公开的换热器的等距剖视图。具体实施方式图1示出了装有示例性流体处理系统12的发动机10。发动机10可以具体体现为例如柴油发动机、汽油发动机或者气体燃料动力发动机(如天然气发动机)。如本领域已知的，发动机10可配置为在一个或多个燃烧室14内燃烧燃料、空气和再循环废气的混合物，以产生机械功率输出。流体处理系统12可包括多个回路，其配合来将流体(如空气、燃料、排气、冷却剂等)引入发动机10中、引导通过发动机10以及引出发动机10，以便于功率输出。这些回路可尤其包括进气回路16、排气回路18和再循环回路20.进气回路16可尤其包括一台或多台压缩机22和至少一个冷却器24，该至少一个冷却器24定位成在空气进入发动机10的燃烧室14之前冷却由压缩机22压缩的空气。每台压缩机22可具体体现为固定几何形状压缩机、可变几何形状压缩机或配置为接收空气并将该空气压缩到期望的压力水平的另一类型压缩机。在所公开的示例性实施例中，进气系统16具有两台压缩机22，其彼此串联设置并通过通道26和进气歧管28连接到燃烧室14。可以设想的是，如果需要，压缩机22可以可选地彼此平行设置。冷却器24可设置于压缩机22的下游和/或之间以及进气歧管28上游的位置处的通道26内。还可以设想的是，如果需要，压缩机22和/或冷却器24在自然吸气实施例中可以被省略。排气回路18可尤其包括至少一个涡轮机30，其由发动机10的排气驱动来旋转进气系统16的压缩机22。每个涡轮机30可具体体现为固定几何形状涡轮机、可变几何形状涡轮机或本领域已知的另一类型涡轮机。在所公开的示例性实施例中，排气回路18具有两个涡轮机30，其彼此串联设置并通过通道32和排气歧管34连接到燃烧室14。可以设想的是，如果需要，涡轮机30可以可选地彼此平行设置。涡轮机30可配置为接收排气并将排气中的势能转化成所连接的压缩机22的机械转动。在离开涡轮机30之后，废气可以通过通道36排放到大气和/或再循环回路20中。一个或多个排气处理装置(未示出)(例如碳氢化合物定量给料器、柴油氧化催化器(DOC)、柴油微粒过滤器(DPF)、选择性还原催化器(SCR)、氨吸收器(AMOx)、衰减装置和/或本领域已知的任何其他处理装置)可根据需要设置于通道36内。再循环回路20可配置为将排气从排气回路18(例如从涡轮机30下游的位置)选择性地导流到进气回路16(例如压缩机22上游的位置)中。具体地，再循环回路20可包括通道38，其在排气回路18的通道36与进气回路16的通道26之间延伸。冷却器40可位于通道38内并配置为冷却从其中流过的排气。排气的再循环可有助于降低相关燃烧过程中的整体温度，从而减少NOx和/或其它经过调整的排气成分的产生。冷却器24和40都可配置为冷却从其中流过的初级流体。流经冷却器24的初级流体可以是空气或空气/排气混合物，而流经冷却器40的初级流体可以仅是排气。在一个示例中，冷却器24和40是气体到气体式交换器，其中来自初级流体的热量被传递到气态的次级流体(例如传递到空气)。在另一个示例中，一个或两个冷却器24和40是气体到液体式交换器，其中来自初级流体的热量被传递到液态的次级流体(例如传递到水、乙二醇、水/乙二醇混合物等)。冷却器24和40都可以是本领域中已知的任意类型的换热器。例如，一个或两个冷却器24和40可具体体现为波纹板式换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器，其包括：入口；出口；至少一条通道，其流体地连接所述入口和所述出口并具有配置为在所述至少一条通道内的第一流体与所述至少一条通道外的第二流体之间传递热量的壁；多个导热特征件，其沿所述至少一条通道的长度设置；和抗污涂层，其仅应用于所述多个导热特征件的子集。

【技术特征摘要】
2015.11.09 US 14/9358121.一种换热器，其包括：入口；出口；至少一条通道，其流体地连接所述入口和所述出口并具有配置为在所述至少一条通道内的第一流体与所述至少一条通道外的第二流体之间传递热量的壁；多个导热特征件，其沿所述至少一条通道的长度设置；和抗污涂层，其仅应用于所述多个导热特征件的子集。2.根据权利要求1所述的换热器，其中所述多个导热特征件由不锈钢制成。3.根据权利要求1所述的换热器，其中所述抗污涂层具有比所述多个导热特征件的表面光洁度更为光滑的表面光洁度。4.根据权利要求1所述的换热器，其中：所述抗污涂层由陶瓷材料制成；并且所述陶瓷材料为氮化硼超增强石墨或碳化硅中的一种。5.根据权利要求1所述的换热器，其中：所述子集仅包括所述多个导热特征件的下游半部或更少；并且所述子集仅包括离所述出口最近的所述多个导热特征件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·洛亚，M·B·格茨克，R·波哈西瓦桑卡拉，S·D·约翰逊，
申请(专利权)人：易安迪机车公司，
类型：发明
国别省市：美国,US