CN103486878A - 一种用于lng冷藏车的换热器及其制冷*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于LNG冷藏车的换热器及其制冷***，属于冷能利用技术领域。本发明的换热器，包括外箱体、中间箱体、内箱体、翅片、换热铜管和排气管，内箱体设置于中间箱体的内部，且内箱体与中间箱体之间形成密封空间，换热铜管设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管相连通，外箱体设置于中间箱体的外部，翅片设置于外箱体与中间箱体之间以及内箱体的内部。本发明还公开了一种带有上述换热器的LNG冷藏车的制冷***。本发明的主要用途是提供一种制冷效果好、换热效率高、安全性能好的LNG冷藏车的换热器及其制冷***。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器及其制冷***，更具体地说，涉及一种用于LNG冷藏车的换热器及其LNG冷藏车的制冷***。
背景技术
当前我国冷藏车主要有机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮冷藏车和干冰冷藏车等，其中以机械冷藏车为主，其制冷***由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，工作原理为蒸气压缩制冷，压缩机经传动机构由汽车发动机驱动；冷板冷藏车是利用冷板内的相变材料相变蓄冷，为车厢提供冷量；液氮冷藏车和干冰冷藏车都是利用物质相变吸热的原理，需要定期加注相变工质。这几种冷藏车都需要独立的制冷装置或设备，初期投资大，运行费用高。
液态天然气（LNG）冷藏车采用LNG作为新能源，具有一定的优势，在LNG进入发动机之前必须要经过复温气化的过程，在复温气化的过程中，LNG需要吸收大量的热能或者说释放大量的冷能，但是目前对LNG冷能的利用极少，以往LNG释放出的冷能没有被综合利用，全都释放到空气中，白白地浪费掉了，如果将这部分能量加以利用，则可以降低运行成本。此外，LNG在冷藏车箱内泄漏，易引发安全事故，也成为LNG冷藏车尚未得到广泛推广的原因之一。
经专利检索，已有针对LNG冷能利用的技术方案公开，如中国专利申请号201210010484.9，申请公布日为2012年7月11日，发明创造名称为：一种用于液态天然气冷藏车的冷能利用装置，该申请案涉及一种用于液态天然气冷藏车的冷能利用装置，包括燃气***和制冷***，燃气***包括LNG储罐、板翅式换热器和水箱，LNG从储罐中出来，进入翅板式换热器中与氮气换热，再进入水箱与水换热后进入发动机作为燃气。制冷***包括两个盘管，氮气从换热器出来后分成两路：一路进入冷藏车厢的盘管中与冷气换热，换热后的冷气为车厢提供冷能；另一路进入驾驶室的盘管中与空气换热，提供冷气。该申请案在给冷藏车提供燃气的同时为冷藏箱和驾驶室提供了较为优质的冷气，降低了能量的浪费，但其不足之处在于：该申请案先通过氮气与LNG换热，再通过氮气与空气换热，提供冷气，换热器安装于冷藏箱之外，冷能流失大，制冷效果较差。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有LNG冷藏车的换热器热交换效果差，LNG在冷藏车箱内泄漏存在安全隐患的不足，提供一种用于LNG冷藏车的换热器及其制冷***，采用本发明提供的技术方案，不仅制冷效果好，而且解决了LNG泄漏的问题，安全可靠。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器，包括外箱体、中间箱体、内箱体、翅片、换热铜管和排气管，所述的内箱体设置于中间箱体的内部，且内箱体与中间箱体之间形成密封空间，所述的换热铜管设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管相连通，所述的外箱体设置于中间箱体的外部，所述的翅片设置于外箱体与中间箱体之间以及内箱体的内部。
更进一步地，所述的翅片等间距平行设置，且连接外箱体与中间箱体，形成换热通道。
更进一步地，换热器出风口的形状为扁平状。
本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，包括LNG储液罐和发动机，还包括风幕机、三通阀和上述的换热器，所述的LNG储液罐通过三通阀分别与换热器的换热铜管进口、发动机的进气口相连，所述的换热器的换热铜管出口与发动机的进气口相连，所述的风幕机的出风口与换热器的进风口相对应。
更进一步地，还包括温控器和温度传感器，所述的风幕机与温控器的输出端相连，所述的温控器的输入端与温度传感器相连。
更进一步地，还包括蓄冷装置，所述的蓄冷装置的进风口与换热器的出风口相对应。
更进一步地，所述的LNG储液罐与换热器的连接管路上设置有第一真空套管，换热器与发动机的连接管路上设置有第二真空套管，所述的换热器上设置有除霜器。
更进一步地，所述的发动机的进气口处依次设置有缓冲罐、调压阀和气化器，所述的气化器的进水口与发动机的冷却水出口相连，所述的气化器的出水口与发动机冷却水进口相连。
更进一步地，所述的换热器的排气管伸出冷藏车箱外。
更进一步地，所述的风幕机与换热器设置于冷藏车箱的顶部内壁上，或风幕机与换热器设置于冷藏车箱的前侧面内壁上，或换热器设置于冷藏车箱的顶部内壁上，风幕机设置于连接冷藏车箱前侧壁的内循环喇叭口内。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器，其内箱体与中间箱体之间形成密封空间，换热铜管设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管相连通，在LNG发生泄漏时，LNG气体可从排气管中排到空气中，排除因泄漏而引起的安全隐患；外箱体设置于中间箱体的外部，翅片设置于外箱体与中间箱体之间以及内箱体的内部，增加了换热面积，提高了制冷效果；
（2）本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器，换热器出风口的形状为扁平状，使通过换热器流出的空气受到一定的阻力，延长空气在换热器翅片上的停留时间，提高换热效果；
（3）本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，其LNG储液罐通过三通阀分别与换热器的换热铜管进口、发动机的进气口相连，换热器的换热铜管出口与发动机的进气口相连，通过控制三通阀，可以有效地控制制冷***的启停；
（4）本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，其风幕机的出风口与换热器的进风口相连，风幕机与温控器的输出端相连，温控器的输入端与温度传感器相连，通过温控器控制风幕机的出风量，从而调节冷藏车箱内的温度；
（5）本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，其蓄冷装置的进风口与换热器的出风口相对应，蓄冷装置可存储部分冷能，在停车或发生制冷故障时，可为冷藏车箱提供冷能；
（6）本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，LNG储液罐与换热器的连接管路上设置有第一真空套管，换热器与发动机的连接管路上设置有第二真空套管，换热器上设置有除霜器，可以有效地防止换热器及其连接管路结霜，保证良好的制冷效果；
（7）本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，发动机的进气口处依次设置有缓冲罐、调压阀和气化器，气化器的进水口与发动机的冷却水出口相连，气化器的出水口与发动机冷却水进口相连，一方面利用发动机的冷却水为气化后的LNG加温，满足发动机的工作需求，另一方面冷却水经过与LNG换热后，继续为发动机降温，循环利用，节能减排。
附图说明
图1为本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器的结构示意图；
图2为本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器的俯视结构示意图；
图3为本发明的一种LNG冷藏车的制冷***原理图；
图4为本发明中的风幕机与换热器在冷藏车箱中的第一种安装结构示意图；
图5为本发明中的风幕机与换热器在冷藏车箱中的第二种安装结构示意图；
图6为本发明中的风幕机与换热器在冷藏车箱中的第三种安装结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、LNG储液罐；2、温控器；3、风幕机；4、换热器；5、发动机；6、气化器；7、调压阀；8、缓冲罐；9、第一真空套管；10、第二真空套管；11、三通阀；12、冷藏车箱；13、蓄冷装置；41、外箱体；42、中间箱体；43、内箱体；44、翅片；45、排气管；46、换热铜管。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
结合图1和图2，本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器，包括外箱体41、中间箱体42、内箱体43、翅片44、换热铜管46和排气管45，内箱体43设置于中间箱体42的内部，且内箱体43与中间箱体42之间形成密封空间，换热铜管46设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管45相连通，外箱体41设置于中间箱体42的外部，翅片44等间距平行设置于外箱体41与中间箱体42之间以及内箱体43的内部。
结合图3，本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，包括LNG储液罐1、温控器2、温度传感器、风幕机3、发动机5、三通阀11、蓄冷装置13和上述的换热器4，LNG储液罐1通过三通阀11分别与换热器4的换热铜管46进口、发动机5的进气口相连，换热器4的换热铜管46出口与发动机5的进气口相连，风幕机3的出风口与换热器4的进风口相对应，蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，风幕机3与温控器2的输出端相连，温控器2的输入端与温度传感器相连。LNG储液罐1与换热器4的连接管路上设置有第一真空套管9，换热器4与发动机5的连接管路上设置有第二真空套管10，换热器4上设置有除霜器。发动机5的进气口处依次设置有缓冲罐8、调压阀7和气化器6，气化器6的进水口与发动机5的冷却水出口相连，气化器6的出水口与发动机5冷却水进口相连。
结合图4、图5和图6，本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，换热器4的排气管45伸出冷藏车箱12外。风幕机3与换热器4设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且也设置于冷藏车箱12的顶部内壁上；或风幕机3与换热器4设置于冷藏车箱12的前侧面内壁上，蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且设置于冷藏车箱12的顶部内壁上；或换热器4设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，风幕机3设置于连接冷藏车箱12前侧壁的内循环喇叭口内，蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且设置于冷藏车箱12的顶部内壁上。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种用于LNG冷藏车的换热器，包括外箱体41、中间箱体42、内箱体43、翅片44、换热铜管46和排气管45，内箱体43设置于中间箱体42的内部，且内箱体43与中间箱体42之间形成密封空间，换热铜管46设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管45相连通，在LNG发生泄漏时，LNG气体可从排气管45中排到空气中，不会在冷藏车箱12内积聚，排除因泄漏而引起的安全隐患。外箱体41设置于中间箱体42的外部，翅片44设置于外箱体41与中间箱体42之间以及内箱体43的内部，其中，翅片44等间距平行设置，且连接外箱体41与中间箱体42，形成换热通道，空气通过该换热通道，与翅片44接触，增加了换热面积，提高了制冷效果。由于LNG从LNG储液罐1中流出是利用LNG储液罐1中的压力，通常在1.0Mpa左右，温度在-124℃左右，温度仍然十分低，但LNG在供给发动机5时的流速并不快，这意味着热交换的效果不会很好，本实施例中的换热器4出风口的形状为扁平状，其尺寸小于换热器4进风口的尺寸，使通过换热器4流出的空气受到一定的阻力，延长空气在换热器4翅片44上的停留时间，提高换热效果。
本实施例的一种LNG冷藏车的制冷***，包括LNG储液罐1、温控器2、温度传感器、风幕机3、发动机5、三通阀11、蓄冷装置13和上述的换热器4，LNG储液罐1通过三通阀11分别与换热器4的换热铜管46进口、发动机5的进气口相连，换热器4的换热铜管46出口与发动机5的进气口相连，可以理解为换热器4是并联在LNG储液罐1与发动机5之间的，冷藏车箱12制冷时，LNG是经过换热器4流入发动机5的，在换热器4中进行复温气化，同时释放冷能；不需要制冷时，断开换热器4的通路，LNG直接流入发动机5，不会影响冷藏车的运行，通过控制三通阀11，可以有效地控制制冷***的启停。风幕机3的出风口与换热器4的进风口相对应，风幕机3与温控器2的输出端相连，温控器2的输入端与温度传感器相连，通过温控器2控制风幕机3的出风量，从而调节冷藏车箱12内的温度。蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，蓄冷装置13可存储部分冷能，在停车或发生制冷故障时，可为冷藏车箱12提供冷能。蓄冷装置13为铝制的扁四方形箱体，遍布有条形翅片，内装有浓度为68%的乙二醇水溶液。
本实施例的一种LNG冷藏车的制冷***，LNG储液罐1与换热器4的连接管路上设置有第一真空套管9，换热器4与发动机5的连接管路上设置有第二真空套管10，换热器4上设置有除霜器，可以有效地防止换热器4及其连接管路结霜，保证良好的制冷效果。发动机5的进气口处依次设置有缓冲罐8、调压阀7和气化器6，气化器6的进水口与发动机5的冷却水出口相连，气化器6的出水口与发动机5冷却水进口相连，一方面利用发动机5的冷却水为气化后的LNG加温，满足发动机5的工作需求，另一方面冷却水经过与LNG换热后，继续为发动机5降温，循环利用，节能减排。如图4所示，在本实施例中，换热器4的排气管45伸出冷藏车箱12外，将泄漏出来的LNG排放到空气中，避免引起安全事故。风幕机3与换热器4设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且也设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，用于冷藏车箱12较长的冷藏车，由于冷气的比重稍高，可实现沿冷藏车箱12长度方向的自然对流，空间布局合理，有利于冷能的充分利用，且不会影响冷藏车内物品的堆放。
实施例2
本实施例的一种用于LNG冷藏车的换热器及其制冷***的基本结构同实施例1，不同之处在于：风幕机3与换热器4设置于冷藏车箱12的前侧面内壁上（如图5所示），蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，用于冷藏车箱12较高的冷藏车，实现从上往下的自然对流，同时也不会影响冷藏车内物品的堆放。
实施例3
本实施例的一种用于LNG冷藏车的换热器及其制冷***的基本结构同实施例1，不同之处在于：换热器4设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，风幕机3设置于连接冷藏车箱12前侧壁的内循环喇叭口内（如图6所示），蓄冷装置13的进风口与换热器4的出风口相对应，且设置于冷藏车箱12的顶部内壁上，用于冷藏车箱12较小的冷藏车，充分利用冷藏车箱12有限的空间，不会影响冷藏车内物品的堆放。
为更好地理解本发明的内容，现给出本发明的一种LNG冷藏车的制冷***的工作流程。
本发明的一种LNG冷藏车的制冷***，LNG储液罐1中的LNG在1.0Mpa的压力下，以-124℃左右的低温通过三通阀11流进换热器4，在换热器4中复温气化，并释放冷能，由于管道上设置有第一真空套管9和第二真空套管10，避免了管道上结霜，同时换热器4上设置除霜器，保证良好的制冷效果；复温气化后的LNG由于温度仍然较低，不能很好地满足发动机5的工作要求，因此LNG进入发动机5之前，先进入气化器6中，在气化器6中再次加温，然后再通过调压阀7进入缓冲罐8中，由缓冲罐8将LNG气体送进发动机5，完成LNG冷藏车的制冷与运行。温度传感器测量冷藏车箱12内的温度，并将温度数据传给温控器2，温控器2控制风幕机3的出风量，从而控制冷藏车箱12内的温度。换热器4内的一部分冷能会存储在蓄冷装置13内，在停车或发生制冷故障时，可为冷藏车箱提供持续的冷能，保证冷藏车箱12内的制冷质量。如果换热器4内的LNG发生泄漏，LNG将通过排气管45将LNG气体排出换热器4，进入空气中，避免LNG气体在冷藏车箱12内积聚而发生安全事故。本发明的一种用于LNG冷藏车的换热器及其制冷***，不仅制冷效果好，而且解决了LNG泄漏的问题，安全可靠。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于LNG冷藏车的换热器，其特征在于：包括外箱体（41）、中间箱体（42）、内箱体（43）、翅片（44）、换热铜管（46）和排气管（45），所述的内箱体（43）设置于中间箱体（42）的内部，且内箱体（43）与中间箱体（42）之间形成密封空间，所述的换热铜管（46）设置于上述的密封空间内，且该密封空间与排气管（45）相连通，所述的外箱体（41）设置于中间箱体（42）的外部，所述的翅片（44）设置于外箱体（41）与中间箱体（42）之间以及内箱体（43）的内部。
2.根据权利要求1所述的一种用于LNG冷藏车的换热器，其特征在于：所述的翅片（44）等间距平行设置，且连接外箱体（41）与中间箱体（42），形成换热通道。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于LNG冷藏车的换热器，其特征在于：换热器（4）出风口的形状为扁平状。
4.一种LNG冷藏车的制冷***，包括LNG储液罐（1）和发动机（5），其特征在于：还包括风幕机（3）、三通阀（11）和权利要求1至3任意一项所述的换热器（4），所述的LNG储液罐（1）通过三通阀（11）分别与换热器（4）的换热铜管（46）进口、发动机（5）的进气口相连，所述的换热器（4）的换热铜管（46）出口与发动机（5）的进气口相连，所述的风幕机（3）的出风口与换热器（4）的进风口相对应。
5.根据权利要求4所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：还包括温控器（2）和温度传感器，所述的风幕机（3）与温控器（2）的输出端相连，所述的温控器（2）的输入端与温度传感器相连。
6.根据权利要求5所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：还包括蓄冷装置（13），所述的蓄冷装置（13）的进风口与换热器（4）的出风口相对应。
7.根据权利要求6所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：所述的LNG储液罐（1）与换热器（4）的连接管路上设置有第一真空套管（9），换热器（4）与发动机（5）的连接管路上设置有第二真空套管（10），所述的换热器（4）上设置有除霜器。
8.根据权利要求7所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：所述的发动机（5）的进气口处依次设置有缓冲罐（8）、调压阀（7）和气化器（6），所述的气化器（6）的进水口与发动机（5）的冷却水出口相连，所述的气化器（6）的出水口与发动机（5）冷却水进口相连。
9.根据权利要求8所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：所述的换热器（4）的排气管（45）伸出冷藏车箱（12）外。
10.根据权利要求9所述的一种LNG冷藏车的制冷***，其特征在于：所述的风幕机（3）与换热器（4）设置于冷藏车箱（12）的顶部内壁上，或风幕机（3）与换热器（4）设置于冷藏车箱（12）的前侧面内壁上，或换热器（4）设置于冷藏车箱（12）的顶部内壁上，风幕机（3）设置于连接冷藏车箱（12）前侧壁的内循环喇叭口内。
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