[实用新型]一种应用U形交叉螺旋管的管壳式换热器

说明书

技术领域

本实用新型一种应用U形交叉螺旋管的管壳式换热器，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

换热器在工业生产中的应用极为普遍，例如在化工、动力、冶金、食品、炼油、建筑、机械制造、医药及航空航天等各部门都得到了广泛应用，而且在一些工业企业中具有很重要的地位。因此对换热器进行优化设计以提高其换热效率，对各行业来说非常重要。随着世界各国对排放标准要求越来越严格，汽车废气再循环冷却系统中换热器的优化设计对汽车行业尤为重要。

废气再循环冷却器是废气再循环冷却技术的核心设备，冷却器的应用可以有效的降低氮氧化合物的排放量。废气再循环冷却技术的原理是：保证内燃机动力性不降低的前提下，根据内燃机的温度及负荷大小将发动机排出的部分废气通过废气再循环冷却器冷却后，再送回进气管，和新鲜混合气混合后再次进入气缸参加燃烧，这样即降低了气缸的温度，又引入了不活性气体(主要是CO₂)，降低了氮气含量，使氮气和氧气的反应条件缺乏，燃烧反应的速度减慢，从而降低氮氧化合物(NOx)的排放量，达到抑制或降低NOx生成和排放的技术。因此在废气再循环系统中，备有高效的废气再循环冷却器可以使汽车的排放量达到较高的标准。

目前，汽车发动机废气再循环系统用的换热器有两大类。

第一类是板翅式换热器，是由很多块薄板和板间的二次表面组成，二次表面既作为肋化面，又能起到管板间距并增强刚度的作用，此类热交换器结构复杂、制造成本高。但随着不锈钢防腐处理技术和钎焊工艺技术的提高，板翅式换热器被认为是很有前途的热交换设备之一。本实用新型的设计中也考虑到了板翅式换热器高效率的设计优点。

第二类是管壳式换热器，而管壳式热交换器是在一个圆筒形壳体内设置许多平行的管子(称这些平行的管子为管束)，冷热两种流体分别从管内空间(管侧)和管外空间(壳侧)流过进行热量的交换；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；以提高流体的流速并增强扰动，提高换热效率；此类热交换器结构简单，选材范围广，但换热效率较低，在排放要求较低地区应用较广。

现在普遍使用的管壳式换热器是在壳体中顺序排列着一种表面带有向内凸起的螺旋凹槽的横截面为圆形的不锈钢管的换热管，换热效率相对提高了许多。这种截面形状为圆形的螺旋凹槽换热管的应用在目前相对来说很广泛；但随着环保法规对汽车尾气排放的要求日益提高，现有的这些作为废气再循环冷却器的换热器已不能满足未来发展的需要和激烈竞争的市场。为了满足环保法规对日益提高的汽车尾气排放的要求并增强市场竞争力，这种常用的作为废气再循环冷却装置的换热器需要不断的改进，本实用新型的设计中考虑到了管壳式换热器结构简单的优点。

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

本实用新型就是针对上述目前常用的作为废气再循环冷却系统中冷却装置的换热器已不能满足未来汽车尾气排放标准要求的现状所提出的；其目的是设计一种高效的应用U形交叉螺旋管的管壳式换热器，尤其适于应用到汽车发动机系统中，在不影响发动机性能的前提下，作为废气再循环冷却装置以提高汽车排放的性能指标，或者是作为涡轮增压系统的中冷器以改善发动机性能。

本实用新型的目的是这样实现的：一种应用U形交叉螺旋管的管壳式换热器，包括：壳体、换热管、管板；壳体一端开口，一端封闭；壳体开口的一端由管板封闭，所述换热管为“U”字形弯管，两端固定在同管板上，其特征在于：换热管体的外表面具有向内凹进断续或连续、一条或多条螺旋凹槽交叉设置，而换热管体的内表面具有与外表面凹槽相对应的交叉螺旋凸起，管体的两端为光滑段。所述换热管的截面形状呈特殊的扁状，且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，且长边和短边圆滑的相连。