CN103225571A - 一种混合加热式液化天然气汽化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合加热式液化天然气汽化器，该装置包括：筒体，天然气入口接头，天然气出口接头，螺旋换热管，电加热丝，隔板，连接管等。筒体被隔板分为水加热腔和电加热腔。它采用电加热和发动机冷却水加热的组合方式来给车用液化天然气汽化器加热，本发明主要用于将液态天然气转化为常温的气体天然气给发动机供气，解决了常规车用液化天然气汽化器冷启动时加热问题，提高了车辆的冷启动性能。

Description

一种混合加热式液化天然气汽化器

技术领域

本发明属于车用汽化器技术领域，涉及一种混合加热时液化天然气汽化器，具体涉及一种使用电加热和发动机冷却水加热的混合加热式液化天然气汽化器。

背景技术

目前各国都在加紧替代燃料汽车的研究，天然气被认为是一种具有发展前景的替代燃料，它在自然界的储量较高，而且排放性能优于汽油机和柴油机。将天然气作为汽车燃料有两种方式：第一种方式是将压缩后的天然气存储在气瓶中，然后将气瓶中的压缩天然气作为气源，通过减压装置减压后供给发动机，这种方式简单且容易实现，但是存储能量密度低，车辆的续驶里程比较短。而且，由于气瓶中的压力较高，给气瓶的运输、使用带来安全隐患；另一种方式是将液化天然气（LNG）存于气瓶中，然后将气瓶中的液化天然气通过汽化器转化为气态天然气后供给发动机，这种方式能显著提高车辆的续驶里程。

目前，在使用LNG作为燃料的汽车通常采用的是水浴式LNG汽化器，如公开号为CN101169223A所公开的《水浴式液化天然气的汽化器》，这种汽化器采用发动机的冷却水来加热汽化器。在发动机正常工作时，冷却水温较高，这样就能比较经济的加热汽化器。但是，发动机冷启动时冷却水温比较低，无法提供汽化器所需的加热量，LNG不能很好的汽化，发动机冷启动困难。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提出一种混合加热式LNG汽化器，它采用电加热和发动机冷却水加热的组合方式来给汽化器加热，在冷启动时，ECU根据传感器信号控制电加热器加热，让汽化器提前预热一段时间，让发动机顺利的启动；当发动机冷却水温到达一定值时，ECU切断电加热器的供电，让冷却水单独加热，这样就不浪费蓄电池的电能。

一种混合加热式液化天然气汽化器，包括筒体、天然气入口接头、天然气出口接头、换热管A、换热管B、电加热丝、隔板、连接管；

筒体为中空结构，被隔板分为两个封闭的腔，分别为水加热腔和电加热腔，隔板上设有连接管，连接管用于连通换热管A与换热管B；水加热腔的头部设有天然气入口接头，筒壁上设有进水接口和出水接口，水加热腔内设有换热管A，换热管A一端连通天然气入口接头，另一端连通连接管；电加热腔的尾端设有天然气出口接头，电加热腔内设有换热管B，螺旋形换热管B一端连通连接管，另一端连通天然气出口接头，电加热腔的筒壁上设有穿线孔，换热管B***缠绕有电加热丝，导线一端通过穿线孔与电加热丝相连，另一端通过电控开关连接电源，电加热丝上设有一层导热硅质。

穿线孔具***于电加热腔天然气出口接头一侧的筒壁上。

导线通过胶水固定在穿线孔中。

筒体下端设有支座。

换热管A和换热管B均为螺旋形换热管。

电加热丝包括两个金属电极、电阻材料和绝缘层，两个金属电极为一正一负，位于电阻材料内部，绝缘层位于电阻材料***，两个金属电极通电，电阻材料发热。

本发明的优点在于：

（1）本发明在保留了传统的水浴式LNG汽化器加热效率好且比较经济的优点，通过添加一段带有电加热丝的螺旋换热管，并不显著增加成本和构件复杂程度，在发动机冷却水温较低时，通过电加热能加快汽化器的汽化速率，提高了车辆的冷启动性能；

（2）本发明添加了电加热后，相对与传统的水浴式LNG汽化器，水加热段可以缩短，整个装置的尺寸和重量有望减小；

（3）本发明电加热丝贴在加热管上，并且外包导热硅质，电加热丝发出的热量会更快也更加均匀的传递给加热管，提高了加热效率和速率，也能缩短电加热段的长度；

（4）本发明电加热丝的加热可以灵活控制，但并没有增加传感器和控制器的成本。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明的加热丝断面结构示意图；

图中：

1-筒体            2-进水接口  3-出水接口  4-天然气入口接头

5 天然气出口接头  6-换热管A   7-换热管B   8-水加热腔

9-电加热腔        10-支座     11-电加热丝 12-加热丝导线

13-穿线孔         14-隔板     15-连接管   16-电极

17-电阻材料       18-绝缘层

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种混合加热式液化天然气汽化器，如图1所示，包括筒体1、天然气入口接头4、天然气出口接头5、换热管A6、换热管B7、电加热丝11、隔板14、连接管15。

筒体1为中空结构，被隔板14分为两个封闭的腔，分别为水加热腔8和电加热腔9。隔板14上设有连接管15，连接管15用于连通螺旋形换热管A6与螺旋形换热管B7。

水加热腔8的头部设有天然气入口接头4，筒壁上设有进水接口2和出水接口3，水加热腔8内设有螺旋形换热管A6，螺旋形换热管A6一端连通天然气入口接头4，另一端连通连接管15。

电加热腔9的尾端设有天然气出口接头5，电加热腔9内设有螺旋形换热管B7，螺旋形换热管B7一端连通连接管15，另一端连通天然气出口接头5。天然气出口接头5一侧的筒壁上设有穿线孔13，螺旋形换热管B7***缠绕有电加热丝11，导线12一端通过穿线孔13与电加热丝11相连，为电加热丝11通电，另一端通过电控开关连接到电源，导线12通过胶水固定在穿线孔13中，电加热丝11上设有一层导热硅质。

筒体1下端设有支座10，方便汽化器的固定。

水加热腔8中充满发动机冷却水，电加热腔9中为空气，空气与电加热丝11的换热低，有利于电热更多的流向加热管。

水加热腔8和电加热腔9中分别设置有螺旋形换热管A6和螺旋形换热管B7，采用螺旋形换热管，换热元件的接触面积大，而且天然气在螺旋管内部流动具有冲刷作用，能增加天然气跟换热管的对流换热系数，还有一个原因就是天然气在其中流动时间长，换热和汽化的时间充分。

筒体1与天然气入口接头4、天然气出口接头5均采用焊接的形式，方便接口的机械加工，而筒体1主体部件采用铸造，加工方便。

螺旋形换热管B7***缠绕着电加热丝11，缠完电加热丝后蘸上一层导热硅质，这样的结构能让电热丝产生的热量跟多的且更加均匀的传递给换热管B7，提高了加热效率。如图2所示，为电加热丝11的断面示意图，电加热丝11包括两个金属电极16、电阻材料17和绝缘层18，两个金属电极16为一正一负，位于电阻材料17内部，绝缘层18位于电阻材料17***，两个金属电极16通电，电阻材料17发热，绝缘层18防止电漏到换热管B7上，绝缘层18很薄，方便电加热丝11的热量散发出去，也方便缠绕。

工作过程：

当车辆将要启动时，点火开关处于ON的位置，ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等）检测冷却液传感器信号，判断车辆是否处于冷启动工况，如果是，ECU打开电加热丝11的电控开关，电加热丝11启动，给通过从天然气入口接头4进入，流经换热管B7的天然气加热，然后汽化后的天然气通过天然气出口接头5输出，进而，通过电加热丝11给汽化器预热及加热；当ECU检测到冷却液温度超过阈值后，ECU关闭电加热丝11的电控开关，冷却液通过进水接口2进入水加热腔8，通过出水接口3流出水加热腔8，通过冷却液温度对换热管A6中的天然气进行加热，汽化后的天然气通过天然气出口接头5输出，进而，通过水加热腔8内的冷却液给汽化器加热。

本发明中电加热丝11响应快，加热迅速，当冷却液达到温度后，依靠冷却液的热量来让LNG汽化，不再消耗电能通过这种混合加热方式，能大大提升常规LNG汽化器在冷启动时的汽化能力，提高车辆的冷启动性能。

Claims (6)

1.一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，包括筒体（1）、天然气入口接头（4）、天然气出口接头（5）、换热管A（6）、换热管B（7）、电加热丝（11）、隔板（14）、连接管（15）；

筒体（1）为中空结构，被隔板（14）分为两个封闭的腔，分别为水加热腔（8）和电加热腔（9），隔板（14）上设有连接管（15），连接管（15）用于连通换热管A（6）与换热管B（7）；水加热腔（8）的头部设有天然气入口接头（4），筒壁上设有进水接口（2）和出水接口（3），水加热腔（8）内设有换热管A（6），换热管A（6）一端连通天然气入口接头（4），另一端连通连接管（15）；电加热腔（9）的尾端设有天然气出口接头（5），电加热腔（9）内设有换热管B（7），螺旋形换热管B（7）一端连通连接管（15），另一端连通天然气出口接头（5），电加热腔（9）的筒壁上设有穿线孔（13），换热管B（7）***缠绕有电加热丝（11），导线（12）一端通过穿线孔（13）与电加热丝（11）相连，另一端通过电控开关连接电源，电加热丝（11）上设有一层导热硅质。

2.根据权利要求1所述的一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，穿线孔（13）具***于电加热腔（9）天然气出口接头（5）一侧的筒壁上。

3.根据权利要求1所述的一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，导线（12）通过胶水固定在穿线孔（13）中。

4.根据权利要求1所述的一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，筒体（1）下端设有支座（10）。

5.根据权利要求1所述的一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，换热管A（6）和换热管B（7）均为螺旋形换热管。

6.根据权利要求1所述的一种混合加热式液化天然气汽化器，其特征在于，电加热丝（11）包括两个金属电极（16）、电阻材料（17）和绝缘层（18），两个金属电极（16）为一正一负，位于电阻材料（17）内部，绝缘层（18）位于电阻材料（17）***，两个金属电极（16）通电，电阻材料（17）发热。

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