用于热交换器的热交换和调节的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于热交换的方法，其中：‑a)在第一时间，在一热能积累器(260)中，至少部分先前累积的热能通过热交换排放到第一流体(3)中，‑b)然后，在后面的第二时间，当第一流体(3)的温度被加热到高于第二流体(5)的温度时，第二流体(5)通过与所述第一流体(3)的热交换接收热能，所述第一流体于是在第一壁(11)的另一侧上循环，该壁防止第一流体(3)和第二流体(5)混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热交换器的热交换和调节的方法
本专利技术涉及热管理领域。
技术介绍
热交换器当然存在于现有技术中。因此，专利申请公开文件EP165179和WO1989000664分别提供了板式热交换器和管式热交换器。然而，在流体在不同时间在不同温度下循环的回路的情况下，问题仍然存在，在有用地采用用于有效的热管理这种情形的情况下，要求：-如果仅仅是由于这种温差，避免不必要地损失这些流体所具有的热能，和/或-为这些流体中的至少一种提供热管理，所述热管理使其达到比当前流通的温度更合适的温度。事实上，通常在一给定时间，流体能够释放或需要必须释放第二流体或任何流体或甚至其自身可能随后需要的热能。此外，例如在涡轮增压器或车辆油路中，第一种情况下的空气或第二种情况下的油至少在车辆行驶时(因此其发动机运转)的某些时间循环的温度是不是特别合适，特别是在限制污染物或燃料消耗方面。
技术实现思路
在此背景下，提出了一种用于热交换的方法，其中：-a)在第一时间点(T1)处，在热能储存装置中，预先以卡路里形式累积的至少部分热能被排放到第一流体(3)，以通过热交换加热第一流体，-b)随后，在第二个后面的时间点(T2)处，当所述第一流体(3)在步骤a)过程中已经被加热到高于第二流体(5)的温度的温度时，第二流体(5)通过与所述第一流体(3)进行热交换来接收热能，然后所述第一流体(3)在一第一壁(11)的另一侧上循环，以防止第一流体(3)和第二流体(5)混合，可以理解，步骤a)和b)可以在两个连续的单独结构中进行：热能储存/回收结构，然后是热交换结构。无论如何，为了与在具有紧凑且易于热控制的结构的车辆(特别是汽车)中的应用兼容的性能和一体积内执行这些步骤，可能优选的是：-包括至少一种相变材料(PCM)的热能储存装置，所述相变材料在所述第一时间点(T1)将包含至少部分先前累积的热能，所述热能被排放到第一流体，-实际上，在所述第二时间点(T2)处，第一流体(3)被加热的温度高于PCM材料/这些PCM材料中的至少一种的状态变化温度：--所述至少一种相变材料(PCM)通过与热能储存装置中的第一流体进行热交换而加载热能，--并且随后执行上述步骤b)。特别是，可以进一步发生两种情况。1.在第一种情况下，可能希望，由于所述第一壁配备有所述PCM材料，所以第一流体沿着第一侧循环而第二流体沿着该壁的第二侧同时从(或至少在)第二时间点(T2)循环。在涡轮增压发动机中的空气和水循环的情况下可能出现这种情况。在这方面，为了实现所述热交换方法，将在车辆的作为第一流体的第一液体回路(例如流过车辆上的另一个热交换器的水)与车辆的作为第二流体的第二空气回路之间的十字路口处有利地在一车辆中执行。这将有用地结合热交换器和热能储存装置的功能。而且，当应用于一涡轮增压器时，因此可以认为第二空气回路是穿过这种涡轮增压器并且随后穿过车辆所配备的发动机的至少一个燃烧室的回路可能是有用的。此外，在涡轮增压器运行之前对空气进行回火的问题通常在该应用中出现。因此，提出在所述第一时间点(T1)处，当涡轮增压器尚未运行时，通过执行步骤a)，经由其温度随后高于其状态变化温度的所述至少一种PCM材料，来自所述第一空气回路并流向发动机燃烧室的空气被预热。另外，由于所涉及的温度，特别是在冷环境中长时间停顿后发动机运行开始时，与空气/液体(水)热交换相关的热效益可能需要在某些时间进行精细化。因此，提出在所述第一时间点(T1)处，水从第二水回路朝向空气和所述PCM材料/至少一种PCM材料之间的所述热交换的点的循环被中断，使得在第一流体与第二流体之间随后不会发生热交换。另一方面，在涡轮增压器的操作过程中，在所述第二时间点(T2)处，通过配备有所述PCM材料的所述第一壁执行权利要求1的步骤b)可能是有用的。在该交换器中，热交换和热能储存功能将被组合，并且来自涡轮增压器的热空气将对于通过PCM更快速地加热第一回路中的液体是有用的。2.在第二种情况下，因此在与车辆的动力相关的另一应用中，可能希望在热能储存装置中，所述PCM材料装配第二壁，该第二壁远离第一壁将第一流体的入口流量划分为几个子流，所述子流沿着该第二个壁循环：-在步骤a)过程中，在低于所述PCM材料的状态变化温度的温度下，-在步骤b)过程中，在高于所述PCM材料温度的温度下。因此，该第一流体将在某个时间点被加热，并且随后能够在再生PCM的同时被冷却。在该第二种情况下，还可以认为将第一流体和第二流体置于直接热交换中而不插入PCM是有用的。因此，在特别是油/水交换的循环的情况下，可以考虑油(变速器油或变速箱油)的热管理。而且，尤其可以在配备有发动机的车辆上，在作为第一流体的包含油的第一车辆回路与作为第二流体的包含具有较高热传递系数的另一液体例如水的第二车辆回路之间的十字路口处执行该操作。在一种应用中，第一油路是车辆的变速箱回路。具有大体积油的自动变速箱可能是优选的。可以使用由内燃机或电动机或混合动力发动机(内燃机和电动机)驱动的车辆。另一种应用可能涉及设计用于润滑发动机的油(意味着除了变速箱油之外的其他油；因此在该变速箱以外的地方)。因此，可能被认为有用的是，在所述第一时间点(T1)处：-c)在步骤a)过程中，在车辆的所述第一油路中循环的设计用于润滑所述发动机的油应当以低于所述至少一个PCM材料的状态变化温度的温度到达热能储存装置中。-d)并且随后在第一流体与第二流体之间不应进行热交换，第二回路的所述另一液体朝向所述第一流体的循环随后被中断，而该另一液体进一步在其中温度升高的发动机中的其他地方循环，与所述发动机的(原则上是功能性的)元件进行热交换。另外，为了在发动机运转一定时间后充分利用油的热量并避免油的过度加热，建议在所述步骤c)之后，当第二回路中的所述另一液体的温度高于到达用于所述热交换的第一流体的温度时，通过建立朝向与所述第一流体的热交换的来自第二回路的所述其他液体的循环来执步骤b)。此外，为了在受到主要热应力(汽车发动机罩下的体积)的影响的通常狭窄的环境中鼓励交换的功效，建议在彼此不同并在一个方向上连续堆叠的相应的热交换级中执行一连串步骤a)和b)。解决的另一个问题是与能量交换和储存的热性能以及为此目的提供的装置的输出有关。因此，一种用于调节具有热能储存容量并用于在其中进行热能交换的热交换器的方法，其特征在于：-上述热交换级布置在绝缘护套中，所述绝缘护套包括绝缘壁，所述绝缘壁设有包含至少一种绝热材料的VIP板，-以及，在所述步骤中，执行用于交换的上述方法，具有其全部或部分特征。另外，为了确保在发动机的每次操作过程中可用的热能的最佳使用，建议先前由(至少一种)PCM材料累积的所述热能，在所讨论的车辆的所述发动机的先前操作过程中，在先前与第一流体进行热交换的过程中，在先前的热交换发生的点和时间处，在高于PCM材料/至少一种所述PCM材料的状态变化温度的温度下，被储存。一旦该发动机的时间和操作条件足以因此将能量提供给PCM并因此通过状态的改变而由PCM储存，则该能量可以至少部分地恢复一定时间。太短的时间会带来更少的好处；太长时间可能使储存的能量无效或过度减少。因此，可建议在车辆发动机的所述先前操作和至少上述步骤a)和b)之间设定3至15小时，优选6至12小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于热交换的方法，其中：‑a)在第一时间点(T1)，在一热能储存装置中，以卡路里形式先前累积的至少部分热能被排放到第一流体(3)中，以通过热交换来加热所述第一流体，‑b)随后，在后面的第二个时间点(T2)，当所述第一流体(3)的温度在步骤a)过程中已经被加热到高于第二流体(5)的温度时，所述第二流体(5)通过与所述第一流体(3)进行热交换来接收热能，所述第一流体(3)于是在第一壁(11)的另一侧上循环，以防止所述第一流体(3)和所述第二流体(5)混合，所述热能储存装置包括至少一种相变材料(PCM，13)，所述相变材料在所述第一时间点(T1)，包含至少部分所述以卡路里形式先前累积的热能，所述热能被排放至所述第一流体(3)，在发动机(8)的一先前操作过程中，在与所述第一流体(3)的先前的热交换过程中，所述先前积累的热能已经被储存，所述第一流体在该点以及在该先前热交换发生的时间，其温度高于所述PCM材料，或至少一种所述PCM材料(13)的状态变化温度，该方法在配备有所述发动机(8)的车辆上，在一交叉路口实施，该交叉路口在以下之间：‑所述车辆的任一第一空气回路(6)，所述空气作为所述第一流体(3)操作，以及所述车辆的第二水回路(16)，该第二水回路流过所述车辆的另一个热交换器(18)，所述水作为所述第二流体(5)操作，‑或者车辆的第一油路(6)，所述油作为所述第一流体(3)，以及所述车辆的另一液体的第二回路(16)，该另一液体具有更高的传热系数，例如水，所述另一液体作为所述第二流体(5)操作。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 FR 16553931.一种用于热交换的方法，其中：-a)在第一时间点(T1)，在一热能储存装置中，以卡路里形式先前累积的至少部分热能被排放到第一流体(3)中，以通过热交换来加热所述第一流体，-b)随后，在后面的第二个时间点(T2)，当所述第一流体(3)的温度在步骤a)过程中已经被加热到高于第二流体(5)的温度时，所述第二流体(5)通过与所述第一流体(3)进行热交换来接收热能，所述第一流体(3)于是在第一壁(11)的另一侧上循环，以防止所述第一流体(3)和所述第二流体(5)混合，所述热能储存装置包括至少一种相变材料(PCM，13)，所述相变材料在所述第一时间点(T1)，包含至少部分所述以卡路里形式先前累积的热能，所述热能被排放至所述第一流体(3)，在发动机(8)的一先前操作过程中，在与所述第一流体(3)的先前的热交换过程中，所述先前积累的热能已经被储存，所述第一流体在该点以及在该先前热交换发生的时间，其温度高于所述PCM材料，或至少一种所述PCM材料(13)的状态变化温度，该方法在配备有所述发动机(8)的车辆上，在一交叉路口实施，该交叉路口在以下之间：-所述车辆的任一第一空气回路(6)，所述空气作为所述第一流体(3)操作，以及所述车辆的第二水回路(16)，该第二水回路流过所述车辆的另一个热交换器(18)，所述水作为所述第二流体(5)操作，-或者车辆的第一油路(6)，所述油作为所述第一流体(3)，以及所述车辆的另一液体的第二回路(16)，该另一液体具有更高的传热系数，例如水，所述另一液体作为所述第二流体(5)操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热能储存装置包括至少一种相变材料(PCM，13)，所述相变材料在所述第一时间点(T1)，以卡路里形式包含排出到所述第一流体(3)的至少部分先前累积的热能。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第二时间点(T2)，所述第一流体(3)被加热到的所述温度高于所述PCM材料/这些PCM材料(13)中的至少一个的状态变化温度：-所述至少一个相变材料(PCM)通过与所述热能储存装置中的所述第一流体(3)进行热交换而加载卡路里，-以及执行权利要求1的所述步骤b)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述热能储存装置(260，1，210)中，所述PCM材料被提供到一第二壁，该第二壁与所述第一壁分离开，所述第一流(3)的入口流分成若干个子流，所述子流沿着该第二壁循环，所述子流(3a，3b)：-在步骤a)过程中，其温度低于所述PCM材料(13)的状态变化温度，-以及在步骤b)过程中，其温度高于所述PCM材料的温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过所述第一壁(11)，所述第一流体(3)和所述第二流体(5)被设置成在它们之间进行直接的热交换，而不放入PCM材料(13)。6.根据前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：法布里斯·萧邦，鲍里斯·肖韦，
申请(专利权)人：哈金森公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR