一種用于船舶發動機orc系統的管片式廢熱回收器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器，包括進氣煙道（1）、進氣段金屬罩（2）、管片式換熱器（3）、出氣段金屬罩（7）和排氣煙道（8），其特征在于上述各部件按煙氣流動方向依次連接；所述的進氣段金屬罩（2）為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比排氣煙通道稍大的矩形截面；所述的出氣段金屬罩（7）為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比進氣煙通道稍大的矩形截面。在實現對發動機尾氣熱量進行回收的同時，又解決了傳統疊片式尾氣換熱器在大流量廢氣場合下的阻力降過大問題。
【專利說明】一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及ORC系統廢熱回收利用領域，尤其是涉及發動機廢熱回收ORC系統的一種發動機尾氣廢熱回收裝置，具體地說是一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器。
【背景技術】
[0002]隨著能源短缺的日益嚴峻，發動機的節能備受人們關注。利用ORC系統來回收發動機的廢熱，不僅容易實現而且熱回收效率高。在ORC系統中冷媒的承受溫度低于250°C，而發動機的排煙溫度一般高于250°C，這在一定程度上限制了 ORC系統在發動機廢熱回收領域的應用。
[0003]在發動機ORC系統中，可以通過合理布置冷媒流程，進行冷媒與煙氣的直接換熱，提高蒸發壓力，實現高效回收廢熱，同時又避免冷媒發生高溫裂解。常規的煙氣換熱器EGR，其設計初衷為引出一部分尾氣，進行熱交換，因此設計的氣體流量均較小。當把EGR用于發動機廢熱ORC系統的尾氣熱量回收時，尾氣需要全部通過EGR，因此氣側阻力會比較大，而且容易積碳。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的是現有技術存在的上述問題，旨在提供一種用于發動機尾氣廢熱回收ORC系統的管片式廢熱回收器，通過回收器實現對發動機尾氣能量回收，同時需要克服尾氣換熱器易結碳的不足。
[0005]為解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案:一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器，包括進氣煙道、進氣段金屬罩、管片式換熱器、出氣段金屬罩和排氣煙道，其特征在于上述各部件按煙氣流動方向依次連接；所述的進氣段金屬罩為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比排氣煙通道稍大的矩形截面；所述的出氣段金屬罩為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比進氣煙通道稍大的矩形截面。
[0006]本實用新型選用管片式換熱器并通過變截面的金屬罩進行連接，發動機排放出來的高溫尾氣依次通過進氣煙道和進氣段金屬罩后，在管片式換熱器中進行熱交換，放出熱量，變成低溫的煙氣，然后經出氣段金屬罩和排氣煙道，最后排放到環境中。
[0007]本實用新型在實現對發動機尾氣熱量進行回收的同時，又解決了傳統疊片式尾氣換熱器在大流量廢氣場合下的阻力降過大問題。更重要的是，本實用新型可以有效提高ORC系統的蒸發壓力，并且避免冷媒工質在大于250°C金屬壁面發生裂解失效的問題。本實用新型是通過在尾氣排放煙道中插入管片式熱量回收器，實現對發動機尾氣熱量的回收。煙道與管片式換熱器是通過一個變截面的金屬罩過渡連接的。尾氣走管子外側，翅片的脹縮作用可以緩減翅片表面的結碳，進而避免尾氣通道因積碳導致排煙阻力過大的問題。
[0008]所述的管片式換熱器可以采用任何制式結構。作為本實用新型的改進，所述的管片式換熱器包括由進口接管、基管束、冷媒進口腔室、冷媒出口腔室、流程之間管路和出口接管構成的冷媒側通道以及由主板、側板和翅片構成的煙氣側通道。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，冷媒具有三個流程:第一流程為液態冷媒工質的預熱階段；第二流程為液態冷媒工質的沸騰相變階段；第三流程為氣態工質或氣液兩相物全部變為氣態或過熱度階段。通過對腔室的特殊設計實現冷媒對發動機尾氣熱量的充分吸收。
[0010]一個典型的優化例子，所述冷媒的三個流程可以通過以下結構實現:所述冷媒的三個流程通過以下結構實現:所述的冷媒進口腔室被第一隔板分隔成上部第一流程腔室和下部的第三流程腔室；所述的進口接管設置在所述冷媒進口腔室的第一流程腔室外側；所述的冷媒出口腔室被第二隔板和第三隔板分隔成上部的第一流程腔室、中間的第三流程腔室和下部的第二流程腔室，所述的出口接管設置在所述冷媒出口腔室的第三流程腔室外側；所述冷媒出口腔室的第一流程腔室和第二流程腔室之間通過所述的流程之間管路連接。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述出口接管的內徑大于進口接管的內徑，并且，所述出口接管與冷媒出口腔室的第三流程腔室的連接處有一個口徑過渡結構，以減小出口處已汽化的冷媒流經的阻力。
[0012]作為本實用新型的再進一步改進，所述的翅片為進行褶皺或打凸處理的非間斷翅片，表面設有強化傳熱處理的凸邊，在強化傳熱的同時，可進一步降低因發動機尾氣積碳導致阻力過大的問題的出現。
[0013]作為本實用新型的再進一步改進，所述的進氣煙道、進氣段金屬罩、管片式換熱器、出氣段金屬罩和排氣煙道各部件的連接處進行密封處理，保證煙氣不會外漏。
[0014]作為本實用新型的再進一步改進，所述的進氣段金屬罩和出氣段金屬罩外壁面進行保溫處理，以降低煙氣通過金屬罩向環境的散熱。
[0015]所述的管片式換熱器、進氣段金屬罩和出氣段金屬罩采用不銹鋼材料，利用真空釬焊實現產品內部各零部件的連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器的結構示意圖。
[0017]圖2是本實用新型管片式廢熱回收器外形二維圖。
[0018]圖3是本實用新型管片式廢熱回收器外形三維圖。
[0019]圖4是圖3中D-D向的三維剖面圖。
[0020]圖5是本實用新型管片式換熱器俯視圖。
[0021]圖6是本實用新型管片式換熱器冷媒進口腔室的內部結構示意圖。
[0022]圖7是本實用新型管片式換熱器冷媒出口腔室的內部結構示意圖。
[0023]圖8是本實用新型管片式換熱器翅片的局部結構示意圖。
[0024]圖9是圖8的E-E向剖視圖。
[0025]圖10是本實用新型冷媒的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參照圖1和圖2，本實用新型的一種用于船舶發動機ORC系統的管片式廢熱回收器，包括進氣煙道1、進氣段金屬罩2、管片式換熱器3、出氣段金屬罩7和排氣煙道8，上述各部件按煙氣流動方向依次連接。排煙通道一般為圓形，而管片式換熱器的外形為矩形。所述的進氣段金屬罩2為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比排氣煙通道稍大的矩形截面；所述的出氣段金屬罩7為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比進氣煙通道稍大的矩形截面。
[0027]參照圖3、圖4和圖5，所述的管片式換熱器3包括由進口接管10、基管束11、冷媒進口腔室9、冷媒出口腔室4、流程之間管路6和出口接管5構成的冷媒側通道以及由主板21、側板15和翅片12構成的煙氣側通道。基管內為ORC系統的工質冷媒。
[0028]所述的管片式換熱器3用于發動機尾氣和冷媒的熱交換，冷媒走管內，尾氣走管夕卜。進出口接管開在冷媒進出口腔室的側面。冷媒在管片式換熱器內的流動方向為:先從靠近尾氣出口的位置進入，再流經靠近尾氣進口的位置，最后從冷媒進出口腔室側面的中間位置流出。
[0029]結合圖10，本實用新型的冷媒具有三個流程:第一流程18為液態冷媒工質的預熱階段；第二流程19為液態冷媒工質的沸騰相變階段；第三流程20為氣態工質或氣液兩相物全部變為氣態或過熱度階段。
[0030]結合圖6和圖7，所述冷媒的三個流程通過以下結構實現:所述冷媒的三個流程通過以下結構實現:所述的冷媒進口腔室9被第一隔板23分隔成上部第一流程腔室901和下部的第三流程腔室902 ;所述的進口接管10設置在所述冷媒進口腔室9的第一流程腔室901外側；所述的冷媒出口腔室9被第二隔板16和第三隔板17分隔成上部的第一流程腔室401、中間的第三流程腔室402和下部的第二流程腔室403，所述的出口接管5設置在所述冷媒出口腔室4的第三流程腔室402外側；所述冷媒出口腔室4的第一流程腔室401和第二流程腔室403之間通過所述的流程之間管路6連接。
[0031]所述冷媒出口腔室4與流程之間管路6連通的第一流程出口 A和第二流程進口 B，以及與出口接管5連通第三流程出口 C的孔徑依次遞減。由于出口處冷媒已經汽化，因此設計出口接管5的內徑大于進口接管4的內徑，所述出口接管5與冷媒出口腔室4的第三流程腔室402的連接處有一個口徑過渡結構22。
[0032]參照圖8和圖9，所述的翅片12為進行褶皺或打凸處理的非間斷翅片，表面設有強化傳熱處理的凸邊14。在強化傳熱的同時，可進一步降低因發動機尾氣積碳導致阻力過大的問題的出現。
[0033]所述的進氣煙道1、進氣段金屬罩2、管片式換熱器3、出氣段金屬罩7和排氣煙道8各部件的連接處進行密封處理，確保煙氣不外漏。
[0034]為降低煙氣通過金屬罩向環境的散熱，所述的進氣段金屬罩2和出氣段金屬罩7外壁面進行保溫處理，比如覆蓋厚度為5(Tl00mm的石棉層。
[0035]所述的進氣段金屬罩2和出氣段金屬罩6采用不銹鋼材料，厚度為2?3_。所述的管片式換熱器3也采用不銹鋼材料，利用真空釬焊實現產品內部各零部件的連接。
[0036]本實用新型的工作過程如下:從發動機出來的高溫煙氣，通過進氣煙道I和進氣段金屬罩2進入管片式換熱器3的煙氣側通道，高溫煙氣在管片式換熱器3內進行熱交換，放熱后變成低溫的煙氣，通過出氣段金屬罩7后，進入排氣煙道8，最后排入環境。ORC系統的冷媒通過進口接管10和冷媒進口腔室9進入管片式換熱器3的冷媒側通道，在第一流程加熱，在第二流程蒸發，在第三流程過熱，經冷媒出口腔室4最后從出口接管5出來，從而實現發動機廢熱的回收利用。
[0037]應該理解到的是:上述實施例只是對本實用新型的說明，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型實質精神范圍內的實用新型創造，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，包括進氣煙道〔0、進氣段金屬罩口)、管片式換熱器(3^出氣段金屬罩(7)和排氣煙道(8),其特征在于上述各部件按煙氣流動方向依次連接；所述的進氣段金屬罩(2)為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比排氣煙通道稍大的矩形截面；所述的出氣段金屬罩(7)為變截面殼體，其一端截面為與管片式換熱器的煙氣側截面相同的矩形截面，另一端截面為比進氣煙通道稍大的矩形截面。
2.如權利要求1所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述的管片式換熱器(3)包括由進口接管(1(0、基管束(10、冷媒進口腔室(幻、冷媒出口腔室“)、流程之間管路(6)和出口接管(5)構成的冷媒側通道以及由主板(21^側板(15)和翅片(12)構成的煙氣側通道。
3.如權利要求2所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于冷媒具有三個流程:第一流程(18)為液態冷媒工質的預熱階段；第二流程(19)為液態冷媒工質的沸騰相變階段；第三流程(20)為氣態工質或氣液兩相物全部變為氣態或過熱度階段。
4.如權利要求3所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述冷媒的三個流程通過以下結構實現:所述的冷媒進口腔室(9)被第一隔板(23)分隔成上部第一流程腔室(901)和下部的第三流程腔室(902)；所述的進口接管(10)設置在所述冷媒進口腔室(9)的第一流程腔室(901)外側；所述的冷媒出口腔室(9)被第二隔板(16)和第三隔板(17)分隔成上部的第一流程腔室〔400、中間的第三流程腔室(402)和下部的第二流程腔室(403),所述的出口接管(5)設置在所述冷媒出口腔室(4)的第三流程腔室(402)外側；所述冷媒出口腔室(4)的第一流程腔室(401)和第二流程腔室(403)之間通過所述的流程之間管路(6)連接。
5.如權利要求4所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述出口接管(5)的內徑大于進口接管(5)的內徑，并且，所述出口接管(5)與冷媒出口腔室(4)的第三流程腔室(402)的連接處有一個口徑過渡結構(22^
6.如權利要求2所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述的翅片(12)為進行褶皺或打凸處理的非間斷翅片，表面設有強化傳熱處理的凸邊(⑷。
7.如權利要求1所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述的進氣煙道〔0、進氣段金屬罩口)、管片式換熱器(3^出氣段金屬罩(7)和排氣煙道(8)各部件的連接處進行密封處理。
8.如權利要求1所述的一種用于船舶發動機0%系統的管片式廢熱回收器，其特征在于所述的進氣段金屬罩(2)和出氣段金屬罩(7)外壁面進行保溫處理。
【文檔編號】F02G5/02GK204126765SQ201420433691
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】董軍啟, 王建長, 王斌, 劉景龍, 陳能舜, 張守都 申請人:浙江銀輪機械股份有限公司