[发明专利]用于车辆中郎肯循环的换热器

说明书

本公开提供一种用于车辆中郎肯循环的换热器。一种车辆包括用于废热回收的包含工作流体的郎肯循环，并具有蒸发器。所述蒸发器具有换热管，所述换热管定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管。进口集管连接到所述换热管的端部区域的下表面。出口集管具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管。所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。

技术领域

多个实施例涉及用于向车辆中郎肯循环(Rankine cycle)中的工作流体传热的换热器。

背景技术

包括混合动力车辆的车辆具有内燃发动机，所述内燃发动机产生高温废气。所述车辆还可包括具有废热并且需要冷却的多个系统(例如，具有冷却流体的发动机冷却系统)。在运转期间，热力循环(诸如，郎肯循环)可用于回收车辆中的废热并使用换热器将能量提供至车辆。归因于换热器中的混合相的工作流体，现有的传统换热器可导致加热不均匀、热疲劳和磨损以及循环中的气阻(vapor lock)。

发明内容

在一个实施例中，提供一种用于具有工作流体的车辆郎肯循环的换热器。换热管定位成用于使工作流体基本水平地流动通过所述换热管。进口集管连接到所述换热管的端部区域的下表面。出口集管具有定位成用于使工作流体基本竖直地流动的多个立管。所述立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。

根据本发明的一个实施例，所述换热器还包括：出口歧管，连接到出口集管；其中，所述换热管限定纵向轴线；其中，所述出口集管还包括位于所述换热管上方并基本平行于所述纵向轴线延伸的收集管；其中，所述收集管将所述多个立管与所述出口歧管流体地连接。

根据本发明的一个实施例，所述换热器还包括连接到所述进口集管的进口歧管；其中，所述换热管位于所述进口集管和出口集管之间；其中，所述换热管位于所述进口歧管和出口歧管之间。

根据本发明的一个实施例，所述进口歧管基本横向于所述纵向轴线并定位成用于使工作流体基本水平地流动；其中，所述出口歧管基本横向于所述纵向轴线并定位成用于使工作流体基本水平地流动。

根据本发明的一个实施例，所述收集管和所述多个立管定位成基本上彼此垂直。

根据本发明的一个实施例，所述换热管是所述换热器中布置为基本上彼此平行的多个换热管中的一个，每个换热管具有对应的进口集管和出口集管；其中，所述多个换热管的进口集管连接到进口歧管；并且其中，所述多个换热管的出口集管的收集管连接到出口歧管。

根据本发明的一个实施例，所述换热管的端部区域是第一端部区域；其中，所述换热管具有与所述第一端部区域基本相对的第二端部区域；其中，所述多个立管中的第一立管连接到所述换热管的第一端部区域的上表面并邻近于所述进口集管；其中，所述多个立管中的第二立管连接到所述第二端部区域的上表面。

根据本发明的一个实施例，所述多个立管中的另外的立管连接到所述换热管的中部区域的上表面，所述中部区域位于所述第一端部区域和第二端部区域之间。

根据本发明的一个实施例，所述进口集管定位成用于使工作流体基本竖直地流动到所述换热管中。

在另一个实施例中，提供一种具有发动机的车辆。所述车辆还具有膨胀机、冷凝器和泵，所述膨胀机、冷凝器和泵在包含蒸发器的闭合回路中按顺序流体连通，所述蒸发器被构造为在来自所述发动机的废气和工作流体之间传热。所述蒸发器包括基本水平的换热管和多个立管，所述换热管具有连接到进口集管的下表面，所述多个立管连接到所述换热管的上表面并沿着所述换热管的上表面间隔开。

根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述闭合回路，使得工作流体在所述泵的进口处是液相并且在所述膨胀机的进口处是汽相。