本发明专利技术是一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理方法及装置，涉及发动机技术，该方法利用微细槽道内工质的蒸发和沸腾复合相变换热有着极高的换热强度这一特征，大大提高换热效率；该管理装置由热量吸收转换装置、风冷式冷凝器、电磁阀、液体回流管和蒸气保温管组成。热量吸收转换装置的液体入口和风冷式冷凝器的液体出口通过液体回流管相接；热量吸收转换装置的蒸气出口和风冷式冷凝器的蒸气入口通过蒸气保温管相接，电磁阀安装在液体回流管上面，装置内抽真空。本发明专利技术的管理方法及装置，有效降低过高的汽车尾气温度，使汽车三元催化装置正常工作，有效减少汽车尾气中污染物的含量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机
，是一种高效的气体冷却方法及装置，高 温气体通过本装置冷却后温度可明显降低。适用于大功率发动机高温尾 气的冷却，使汽车尾气符合日益严格的汽车尾气排放标准。
技术介绍
-从19世纪初至今两百年时间里，汽车产业迅猛发展,迄今为止，全 球汽车数量已超过8亿辆。汽车作为一种最主要的交通工具，业已成为 现代社会文明的标志。然而，汽车在大力促进生产力发展、为人们出行 提供极大方便的同时，其排放的尾气也对人类自身健康产生危害，对大 气环境造成了严重的污染。汽车尾气中的主要有害气体是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)。空气中这些有害气 体过量会引起光化学烟雾，人类与之接触并大量吸入会引起中毒、导致 疾病、甚至诱发癌症危及生命。同时，其还可导致大气能见度降低，影 响动植物的生长，加重大气环境的温室效应。汽车尾气污染问题已引起 了世界各国的重视，各国政府和企业纷纷投入大量的人力和财力来解决 这一问题。目前在用车和新车中广泛采用的是尾气净化催化技术。它是 采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染， 此途径虽不能达到"零污染"，但是在找到新的更好的解决方法之前，却 是切实可行的减少污染的办法。由于欧洲、美国和日本等发达国家对汽 车尾气排放控制较早也较严格，因此，他们所用的汽车尾气净化催化剂 较广泛，目前主要是使用三元催化剂。这种催化剂中即有使HC和CO 氧化成H20和C02的氧化剂，也有使NOx还原成N2的还原剂，这样就 能起到很好的净化作用。三元催化剂最低要在350。C的时候起反应，温 度过-低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度(最佳工作温度)是400。C到80(TC左右，过高也会使催化剂老化加剧。 一旦工作温度过高就容 易引起催化剂老化，縮短工作寿命和催化效率。现在一般的发动机排放尾气的温度是400 — 70(TC左右，在这种工况下，三元催化剂能有效的发 挥作用。但是随着现在增压技术等新技术在发动机上的运用，发动机的 性能不断提升，尾气的温度也不断升高，最近某些汽车最高排气温度已 高达900。C，高温化(达950。C)趋势非常明显。而同时，各国的尾气排放 标准也变得更加严格，欧洲早在2005年已经实行了"欧4"排放标准。为 了达到这一标准，在采取其它措施的同时，必须保证三元催化剂在活性 温度范围内有效地工作。这就需要在部分发动机的排气口加装一种冷却 装置，以此把尾气的温度降低到三元催化剂正常工作温度范围内。.我们 把这种冷却装置叫做汽车热管理装置。汽车的内部设计是十分紧凑的， 特别是对于安装有涡轮增压发动机的汽车，要在发动机排气管后面接一 个风冷或者水冷那样的体积较大的冷却装置是很不现实的，而且要求高 温尾气通过该冷却装置之后压降不能太大，以免影响尾气的正常排放。 从以上分析可以看出，发动机排气管上加装的这种热管理装置必须满足 以下几个条件(1)体积要小。汽车内部设计是十分紧凑的，所以不可 能专门留有很大的空间来安装热管理装置；(2)冷却效率要高。发动机 在高负荷时排气量很大，尾气的速度也相当高，要使尾气流经一个小体 积的冷却装置后温度能降低100—20CTC是相当难的，这就要求冷却装置 效率非常高；(3)尾气压降要小。发动机尾气的压力仅仅比大气压稍大 一点，如果热管理装置的压降过大的话，就会降低发动机的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的换热器换热效率低、体积庞大、气体通过压降过大的缺陷；从而提供一种换热效率高、结构设计紧凑、压降小的微细 尺度复合相变冷却的汽车热管理方法及装置。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理方法，a、以管道将热量吸 收转换装置和冷凝器密封、真空连接，并注入工质；b、将热量吸收转换装置置于排气管路中，在热量吸收转换装置的内管外壁轴向设置多数条 微细尺度槽道，构成微槽群；将冷凝器置于迎风处，冷凝器内壁纵向设 有多数条液体工质凝结与回流用槽道；c、汽车发动机启动热机后，汽车行驶，管道开通，液体工质源源不断地流入微槽群内，液体工质在槽内迅速发生蒸发与沸腾复合相变，把热量带走；d、气态工质经管道进入冷 凝器，气流冲刷冷凝器的散热片，将热量释放到周围环境中；e、冷凝器 的散热片吸收饱和工质释放的汽化潜热后变为饱和液体，流入凝结与回 流用槽道，经管道回到热量吸收转换装置内，完成一个循环，周而复始。 所述的方法，其还包括f、汽车发动机低速或汽车停驶时，液体回流 管道关闭，以使排放的尾气温度不至过低。.所述的方法，其所述工质，为蒸馏水、甲醇或者乙醇。 一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理装置，它包括热量吸收转换 装置、风冷式冷凝器、蒸气保温管、液体回流管和电磁阀；其热量吸收 转换装置包括内外两根直径不同、长度相同的金属圆管，两管同轴嵌套， 两端面对齐且外、内圆管形成的环形端面密封并连有法兰面，内圆管的 内腔与两法兰面上的通孔相适配，形成通道；内圆管外表面刻有轴向微 槽群，微槽表面镀纳米薄膜，外表面由一层多孔复合材料包裹；外圆管 内表面和内圆管外表面间的环形区域被同样截面形状的两片环形钢板分 为空腔a、 b、 c三部分；空腔b位于中间，为蒸气区，空腔b区域在外圆管表面开有蒸气出 口；空腔a、 c分别位于两端，是蓄液区，空腔a、 c两区域在外圆管上 面分别有一个液体回流管接口 ；冷凝器的内部为扁平空腔，在空腔的顶部和底部分别设有蒸气入口 和饱和液体出口 ，冷凝器的饱和液体出口和热量吸收转换装置的两个液 体回流管接口通过液体回流管连通；冷凝器的蒸气入口和热量吸收转换 装置的蒸气出口通过蒸气保温管连通；电磁阀位于液体回流管管路中；冷凝器的空腔顶部还设有抽真空接口；整个装置内部抽真空，装置 内有工质。所述的热管理装置，其所述热量吸收转换装置，其内圆管的外径为 20mm — 70mm，壁厚为0.5mm—10mm，材料为紫铜合金、镍铬合金或不锈钢；其外圆管内径在内圆管外径的基础上增加lmm — 20mm,壁厚为 0.5mm—10mm，材料为不锈钢；整个内圆管外壁面均布轴向微槽群；微 槽道的截面形状为半圆形、矩形、梯形或者三角形；微槽道顶部的宽度 和深度在0.01mm—5mm之间，相邻两个微槽道中心间的间距为O.lmm 一5mm;相邻微槽道之间为相应形状的微肋片。所述的热管理装置，其所述内圆管外表面的复合材料由丝网和毛细 多孔材料组合而成，丝网层和多孔材料层交替贴合，丝网的层数在I一IO 之间，多孔材料的层数在l一5之间；丝网目数为50 — 1000;复合材料 厚度在0.5mm—5mm之间；内圆管形成的通道两端，通过法兰与排气管 相连通。 _所述的热管理装置，其所述热量吸收转换装置，内部环形空腔中的 两钢板，其距离最近的圆管端面分别为管长的1/20—1/4。所述的热管理装置，其所述环形钢板的厚度为0.5mm—10mm;钢 板分割的三部分空腔a、 b、 c,相邻两部分之间由微槽和多孔复合材料连 通，环形钢板与外圆管内壁和内圆管外壁上的复合材料结合处均密封。所述的热管理装置，其所述风冷式冷凝器的空腔厚度为2mm — 50mm，空腔内壁有通向底部的纵向液体凝结与回流用槽道，槽道的截面 形状为矩形、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理方法，其特征在于，ａ、以管道将热量吸收转换装置和冷凝器密封、真空连接，并注入工质；ｂ、将热量吸收转换装置置于排气管路中，在热量吸收转换装置的内管外壁轴向设置多数条微细尺度槽道，构成微槽群；将冷凝器置于迎风处，冷凝器内壁纵向设有多数条蒸气凝结与液体工质回流用槽道；ｃ、汽车发动机启动热机后，汽车行驶，管道开通，液体工质源源不断地流入微槽群内，液体工质在槽内迅速发生蒸发与沸腾复合相变，把热量带走；ｄ、气态工质经管道进入冷凝器，气流冲刷冷凝器的散热片，将热量释放到周围环境中；ｅ、冷凝器的散热片吸收饱和工质释放的汽化潜热后变为饱和液体，流入凝结与回流用槽道，经管道回到热量吸收转换装置内，完成一个循环，周而复始。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡学功，聂雪磊，唐大伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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