[实用新型]一种应用交叉螺旋管的换热器

说明书

技术领域

本实用新型一种应用交叉螺旋管的换热器，涉及一种发动机的废气再循环热交换器，是一种发动机的进、排气附加装置，是一种换热管与热交换介质的通道横交的热交换器。

背景技术

换热器在石油化工、机械制造、炼油、冶金、轻工、制药、食品等行业应用极为普遍，占全部工艺设备投资的40％～60％，因此换热器的发展对这些行业有很大的影响。由于能源与材料费用的不断增长，大大地推动了高效节能换热器的发展。在汽车制造行业，随着世界各国对汽车尾气排放标准的要求越来越严格，汽车废气再循环冷却装置中的换热器的优化设计将起到重要作用。

废气再循环冷却技术是把换热器应用到废气再循环系统中，将汽车发动机所排放的部分废气通过废气再循环冷却器进行冷却后，重新回传到发动机的燃烧室中循环再利用，这样既引入了不活性气体到燃烧室，降低燃烧室内氮气的含量，又可以降低燃烧室的温度，由于氮氧化合物的生成是与燃烧峰值及氧气含量密切相关的，采用废气再循环冷却技术从而抑制氮氧化合物生成和排放。其中，换热器是废气再循环冷却系统中的关键元件，其换热效率的高低决定了再循环废气的温度高低，因此，在保证发动机性能不降低的前提下，提高废气再循环冷却器的换热效率对汽车行业尤为重要，同时提高换热器的换热效率是设计换热器时首要目的。

目前，汽车发动机废气再循环系统中常用的换热器有两大类。

第一类是管壳式换热器，就是在一个圆形壳体内布置许多平行的管子(称这些平行的管子为管束)，温度高的废气走管程，而冷却剂则走壳程，通过管壁两种流体进行热量的交换；通常会在壳侧装置与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板，以提高壳程流体的流速并增强扰动，提高换热效率。此类换热器结构简单，但换热效率不太高；

目前，主要在这种换热器中设置一种表面带有向内凸起的螺旋凹槽的圆形换热管，换热效率相对提高了很多，但是随着汽车排放标准的要求日益严格，这种换热器的换热效果已逐渐不能满足要求，本实用新型的设计中应用了管壳式换热器结构简单的优点。

第二类是板翅式换热器，隔板、翅片及封条三部分是板翅式换热器的基本单元，冷、热流体在相邻的基本单元体的流道中流动，通过翅片及与翅片连成一体的隔板进行热交换，翅片能起到管板间距并增强刚度的作用。此类换热器结构紧凑、换热效率高，但结构复杂，制造成本高。本实用新型设计中应用了板翅式换热器结构紧凑的优点。

总之，为提高发动机的排放性能指标，使废气再循环冷系统具有较高的换热效率，是热交换器的改造关键。

发明的内容

本实用新型的目的就是设计一种应用交叉螺旋管的换热器，为改进发动机废气再循环热交换器，提高交换效率，以较少氮氧化合物的排放量，满足日益提高的环保要求；同时本实用新型也适于作为涡轮增压系统的中冷器，以提高发动机的性能。

本实用新型的目的是这样实现的：一种应用交叉螺旋凹槽换热管的换热器包括：壳体、换热管、管板；换热管以一定的方式排列并固定在壳体的管板上，且轴线相互平行，其特征在于：所述换热管的截面形状为特殊的扁状，其高度与宽度不相等，截面由两个相对的长边和两个相对的短边组成，其中，所述长边为由内向外凸起的弧线或直线，所述短边也为由内向外凸起的弧线或直线，长边和短边圆滑的相连；所述换热管管体的外表面具有向内凹进的断续或连续、一条或多条螺旋凹槽交叉设置，而管体的内表面具有与外表面凹槽相对应的凸起的交叉螺旋凸起，管体的两端为光滑段。

所述换热管的两端焊接固定在壳体中的管板上，且管体放置均与壳体侧壁平行。所述换热管由旋转方向相反的螺旋凹槽组成，相交处呈“X”状。所述换热管的长边和短边都由圆弧组成，且长边圆弧半径比短边圆弧半径大很多，四条圆弧圆滑的相连。所述换热管的长边和短边都由直线组成，长边和短边通过圆弧倒角连接。所述换热管的长边为直线，短边为半圆弧所述换热管的截面形状呈椭圆形，且长轴和短轴的比值不大于4。所述螺旋升角为20～75度。所述凹槽深度大于0.4mm。壳体的形状为矩形、圆形、方形等形式。所述换热管的端面在换热器的管板上以一定的角度或相互垂直设置，即采用顺排、错排或顺排和错排同时使用的方式布置换热管。所述换热器壳体中根据需要设置折流板。