[发明专利]一种低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构

说明书

本发明公开一种低流动阻力的颗粒捕集‑换热集成芯体结构。包括有阵列式烟气通道，其外围为封闭结构，其结构特征在于：所述的烟气流动孔道截面为正三角形和倒三角形，交互排列叠置构成阵列，烟气流动孔道由多孔介质壁面围成。烟气经分流装置进入颗粒捕集器后，由于受到出口通道端塞的作用，只能通过三角形的烟气流入通道进入。流过多孔介质壁面后进入出口通道。最后经过出口通道排向大气。由于三角形通道可以更大限度地降低烟气通过多孔介质的流速，因此，应用这种多孔介质壁面结构的颗粒捕集器，可以有效地降低烟气流过的压降损失。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，具体涉及一种柴油颗粒捕集器。

背景技术

内燃机因其具有效率高、能量密度大和燃料适应性好等优点被广泛应用于多个领域。我国是世界最大的内燃机制造国和消费国，2019年内燃机销量4712.3万台、总功率达24.37亿千瓦。内燃机排放的尾气中通常含有CO₂、CO、HC和NOx等环境污染物质，2020年，全国机动车四项污染物排放总量达1593.0万吨，汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的CO、HC、NOx和PM超过总量的90%。其中柴油机尾气中的颗粒物排放物是大气PM2.5的主要贡献者之一。

随着国内外对机动车排放限制的日益严苛，在排气管路中安装柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter）成为尾气后处理的一个必要措施。DPF可以过滤尾气中超过90%的颗粒物，但是其体积较大，并且具有一定的流动阻力，导致柴油机排气背压提高。而内燃机排气背压高会影响正常运行，导致内燃机热效率下降，甚至出现不稳定。

常见的柴油机颗粒捕集器多采用壁流式蜂窝陶瓷过滤体（CN102574039A），这种结构最显著优点是可以大幅度降低烟气流过多孔介质过滤体的速度，从而在较低的压降下捕集大部分颗粒物。其孔道横截面形状一般为进出口对称或不对称的四边形、六边形、八边形。然而相较本发明提出的三角形孔道，这些孔道形状降低渗流速度的能力较低。相应地，烟气滤过造成的压降也较大。

内燃机余热回收，是一项利用动力循环技术，吸收内燃机缸套水，烟气中蕴含的大量热量，通过做功装置转化为机械功或电能的先进技术，可以有效地提高内燃机的综合能量利用效率。其中，内燃气排气由于所含热量大，温度较高，是余热回收技术主要利用的对象之一。而吸收烟气热量常用的设备是烟气换热器，其主要由金属隔板、冷却剂流道、烟气流道三部分组成。

发明内容

为了降低柴油颗粒捕集器流动损失，进而降低颗粒捕集器对发动机的影响，本发明提出一种低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构。

一种低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，包括有阵列式烟气通道，其外围为封闭结构，其结构特征在于：所述的烟气流动孔道截面为正三角形和倒三角形，交互排列叠置构成阵列，烟气流动孔道由多孔介质壁面围成。

所述的低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，其特征在于所述的阵列式烟气体通道结构中，设有若干冷却工质流道，所述的冷却工质流周壁烟气流动孔道之间相互阻隔。

所述的低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，其特征在于烟气从烟气流动孔道的一端流入，另一端流出；正三角形截面的烟气流动孔道为烟气流入通道，其流入的相对端设置堵塞；倒三角形截面的烟气流动孔道为烟气流出通道，其流出的相对端设置堵塞。

所述的低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，其特征在于烟气从烟气流动孔道的一端流入，另一端流出；部分烟气流动孔道为烟气流入通道，其流入的相对端设置堵塞；另一部分烟气流动孔道为烟气流出通道，其流出的相对端设置堵塞；烟气流入通道与烟气流出通道相互间隔选择。

所述的低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，其特征在于所述的堵塞材质与多孔介质壁面相同，或者是任意一种气体无法通过的固体材料。

所述的低流动阻力的颗粒捕集-换热集成芯体结构，其特征在于所述的烟气流动孔道其两端截面可以相同，或不同。