互平行設置，多個導熱肋片10平行于兩個螺旋形管道的螺旋軸心呈環(huán)形均勻分布。這樣可以增加相變蓄熱材料在汽化器殼體內(nèi)的流動性和溫度分布均勻性，增加所述管路與相變蓄熱材料之間的換熱效果，同時增加所述LNG管道與冷卻液管道之間的直接傳熱效果。
[0033]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖1所示，殼體4上開設有用于向殼體4內(nèi)注入相變蓄熱材料6的相變材料注入口 7，相變蓄熱材料6的相變溫度點略高于汽化器所處環(huán)境的平均溫度。本發(fā)明可以通過相變材料注入口向殼體內(nèi)注入不同相變溫度的相變蓄熱材料，通過更換不同相變溫度的相變材料，以適應不同的環(huán)境低溫。
[0034]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，相變蓄熱材料6為結(jié)晶水合鹽類或石蠟類相變材料，這類相變材料成本較低、性能好。
[0035]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，發(fā)動機運行一段時間汽化器如果出現(xiàn)供氣壓力<
0.3Mpa或溫度< -40°C時，冷卻液進口 I上的電磁閥3開啟。汽車的行車電腦會在車輛工作時采集處理車輛的各種狀態(tài)信息，發(fā)動機運行一段時間后汽化器如果出現(xiàn)供氣壓力過低
0.3Mpa)或溫度過低(<-40°C)時，車輛ECU(行車電腦)通過管路內(nèi)的傳感器采集到供氣管路內(nèi)的氣壓和溫度信息低于發(fā)動機正常工況的要求值后，控制冷卻液進口上的電磁閥開啟。電磁閥的開合由車輛ECU(行車電腦)控制，行車電腦通過采集冷卻液管路的冷卻液溫度和發(fā)動機供氣管路內(nèi)的傳感器提供的溫度、壓力等數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集到的信息通過車輛電氣系統(tǒng)總線進行控制電磁閥的開合。
[0036]本發(fā)明在具體應用時，用來控制發(fā)動機冷卻液流動的電磁閥在冷卻液溫度達到設定值(70°C)后由行車電腦控制開啟，在極端情況下，如發(fā)動機運行一段時間后，冷卻液溫未到設定值但汽化器出現(xiàn)供氣壓力過低(<0.3Mpa)、溫度過低(<-40°C)等情況時，車載電腦可強制開啟電磁閥使冷卻液進入汽化器內(nèi)流動，以滿足車輛發(fā)動機運行對供氣壓力、供氣溫度的需求。本實施例中，LNG管道和冷卻液管道在殼體內(nèi)均采用螺旋形管道，兩個螺旋形管道繞殼體中心軸線成圓周向軸線方向螺旋盤繞，同時兩個螺旋形管道之間沿著殼體軸線方向相互平行，兩個螺旋形管道之間通過導熱肋片相連接，導熱肋片所處平面經(jīng)過殼體中心軸線，且導熱肋片之間成30°夾角圍繞殼體中心軸線成環(huán)形均勻分布，以此來保證汽化器內(nèi)LNG、冷卻液和相變蓄熱材料三者之間的熱傳遞路線和效率，以實現(xiàn)文中所述的有益效果。相變蓄熱材料不填滿殼體內(nèi)腔，使得殼體內(nèi)留有少量空間以補充相變蓄熱材料在發(fā)生相變時所產(chǎn)生的體積差;保溫層纏繞在殼體外壁上，完全覆蓋殼體外壁。
[0037]本發(fā)明的工作過程是:
[0038]S1、車輛初始啟動階段:車輛在長時間靜止后啟動時，由于此時發(fā)動機冷卻液循環(huán)管路內(nèi)的冷卻液溫度較低，冷卻液溫度低于電磁閥的開啟溫度，此時電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)動機的冷卻液此時不流經(jīng)汽化器，使冷卻液能盡快升溫，LNG此時從液化天然氣進口進入汽化器內(nèi)的LNG管道，LNG由于處于極低的溫度(-162Γ)開始在LNG管道內(nèi)大量吸熱，此時汽化器內(nèi)的液態(tài)相變蓄熱材料開始釋放熱量，首先相變蓄熱材料降低溫度釋放顯熱，直至降低至相變溫度點時，相變蓄熱材料開始發(fā)生液-固相變，在這個過程中釋放大量的潛熱使LNG能夠穩(wěn)定汽化為發(fā)動機在這個過程運行提供足夠的供氣，熱量通過LNG管道和LNG管道上的導熱肋片傳遞給LNG管道內(nèi)的LNG，使其發(fā)生汽化并升溫從氣態(tài)天然氣出口流出；
[0039]S2、在車輛運行一段時間發(fā)動機進入穩(wěn)定工況后:此時發(fā)動機冷卻液循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻液溫度上升并穩(wěn)定在正常溫度(70-90°C )時，冷卻液溫度達到電磁閥的開啟溫度(700C )以上，此時電磁閥開啟，高溫冷卻液開始流入冷卻液管道內(nèi)，高溫冷卻液在冷卻液管道內(nèi)通過冷卻液管道和導熱肋片釋放大量的熱量，其中一部分熱量通過冷卻液管道和導熱肋片直接傳遞給LNG管道使LNG吸熱發(fā)生汽化，另一部分熱量通過導熱肋片和冷卻液管道傳遞給殼體內(nèi)的相變蓄熱材料使其溫度逐漸升高發(fā)生固-液相變并繼續(xù)升溫，使相變蓄熱材料得以蓄熱，同時相變蓄熱材料的一部分熱量通過導熱肋片和LNG管道傳遞給LNG管道內(nèi)的LNG使其吸熱汽化，最后汽化升溫后的氣態(tài)天然氣從天然氣出口流出，換熱降溫后的冷卻液從冷卻液出口流出進入發(fā)動機冷卻液循環(huán)管路；
[0040]S3、車輛停車熄火后:發(fā)動機冷卻液管路內(nèi)的冷卻液溫度開始降低，此時電磁閥關(guān)閉，冷卻液不流經(jīng)汽化器內(nèi)，同時由于汽化器殼體外側(cè)有保溫層，所以汽化器殼體內(nèi)的液態(tài)相變蓄熱材料能盡可能減少熱量散失，進而在汽化器內(nèi)維持相對高溫的液態(tài)，直至下次車輛啟動。
[0041 ]本發(fā)明利用相變蓄熱材料發(fā)生相變而放熱或吸熱，相變材料物理狀態(tài)發(fā)生變化時，其自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。固-液相變是實際應用得較多的相變蓄熱方式，當相變材料工作溫度覆蓋相變溫度時能快速放出大量的熱量。
[0042]應當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種采用相變蓄熱材料的車用LNG汽化器，該汽化器包括密閉的殼體(4)以及設置在所述殼體(4)內(nèi)的LNG管道(8)和冷卻液管道(9)，所述殼體(4)上設置液化天然氣進口(2)、氣態(tài)天然氣出口( 12)、冷卻液進口( I)和冷卻液出口( 11)，所述LNG管道(8)的一端與液化天然氣進口(2)連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口(I2)連接，所述冷卻液管道(9)的一端與冷卻液進口(I)連接，其另一端與冷卻液出口(11)連接，其特征在于，所述殼體(4)內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料(6)，所述殼體(4)外壁設置有保溫層(5)，所述冷卻液進口(I)上設置有電磁閥(3); 在發(fā)動機冷啟動初期冷卻液溫度低于設定值時，冷卻液進口(I)上的電磁閥(3)關(guān)閉，液態(tài)天然氣經(jīng)液化天然氣進口(2)進入LNG管道(8)內(nèi)，吸收殼體(4)內(nèi)液態(tài)相變蓄熱材料(6)發(fā)生液-固相變釋放的大量潛熱，成為氣態(tài)天然氣經(jīng)氣態(tài)天然氣出口(12)流出； 在發(fā)動機穩(wěn)定工作冷卻液溫度升溫至設定值以上時，冷卻液進口(I)上的電磁閥(3)開啟，冷卻液經(jīng)冷卻液進口(I)進入冷卻液管道(9)內(nèi)，相對高溫的冷卻液釋放大量的熱量使固態(tài)相變蓄熱材料(6)發(fā)生固-液相變以蓄熱，同時通過相變蓄熱材料(6)使LNG管道(8)內(nèi)的液態(tài)天然氣汽化，經(jīng)氣態(tài)天然氣出口( 12)流出； 在發(fā)動機停止工作冷卻液溫度降低至設定值以下時，冷卻液進口(I)上的電磁閥(3)關(guān)閉，在保溫層(5)的保溫作用下，相變蓄熱材料(6)繼續(xù)以液態(tài)存在，以供下次發(fā)動機啟動時發(fā)生液-固相變釋放熱量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽化器，其特征在于，所述LNG管道(8)和冷卻液管道(9)之間通過多個導熱肋片(10)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽化器，其特征在于，所述導熱肋片(10)與LNG管道(8)和冷卻液管道(9)之間均采用焊接連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽化器，其特征在于，所述LNG管道(8)和冷卻液管道(9)均為螺旋形管道，兩個螺旋形管道同螺旋軸心設置，且相互平行設置，所述多個導熱肋片(10)平行于兩個螺旋形管道的螺旋軸心呈環(huán)形均勻分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽化器，其特征在于，所述殼體(4)上開設有用于向殼體(4)內(nèi)注入相變蓄熱材料(6)的相變材料注入口(7)，所述相變蓄熱材料(6)的相變溫度點略高于所述汽化器所處環(huán)境的平均溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的汽化器，其特征在于，所述相變蓄熱材料(6)為結(jié)晶水合鹽類或石蠟類相變材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽化器，其特征在于，發(fā)動機運行一段時間汽化器出現(xiàn)供氣壓力< 0.3Mpa或溫度^ -40 °C時，冷卻液進口( I)上的電磁閥⑶開啟。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用相變蓄熱材料的車用LNG汽化器，包括密閉的殼體以及設置在所述殼體內(nèi)的LNG管道和冷卻液管道，所述殼體上設置液化天然氣進口、氣態(tài)天然氣出口、冷卻液進口和冷卻液出口，所述LNG管道的一端與液化天然氣進口連接，其另一端與氣態(tài)天然氣出口連接，所述冷卻液管道的一端與冷卻液進口連接，其另一端與冷卻液出口連接，所述殼體內(nèi)填充有液態(tài)相變蓄熱材料，所述殼體外壁設置有保溫層，所述冷卻液進口上設置有電磁閥。本發(fā)明可以提高車輛在溫度較低環(huán)境下冷啟動初期的LNG汽化效率和發(fā)動機冷卻液的升溫速度，并在車輛穩(wěn)定工作時，保證穩(wěn)定高效的汽化效率以此提高發(fā)動機運行效率，節(jié)約能源。
【IPC分類】F02M21/06, F02G5/00
【公開號】CN105626318
【申請?zhí)枴緾N201610159963
【發(fā)明人】蔡昌全, 王成, 舒安慶, 魏化中
【申請人】武漢工程大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月21日