汽车尾气热管理系统蒸发器性能实验研究.pdf

聂霄磊，胡学功，唐大伟，武利媛汽车尾气热管理系统蒸发器住能实验研究 l{CHPC 汽车尾气热管理系统蒸发器性能实验研究 聂雪磊1’2，胡学功1，唐大伟1，武利媛1’2 (1中国科学院工程热物理研究所，北京100190：2中国科学院研究生院，北京100049) 摘要本文对汽车尾气热管理系统的蒸发器性能进行了实验研究，并利用CCD摄像机、红外 线温度测试仪和热电偶对蒸发器微槽群蒸发表面的液体工质补充情况和高热流密度下蒸发 表面的温度分布状况进行了研究和分析；在实验中，液体工质能够很好地润湿蒸发器的蒸发 表面，并且在热流密度为6W／era2时，蒸发器的微槽表面仍然润湿很好，表面温度没有出现 急剧增加的现象，这表明用工质相变换热的方式来带走蒸发器中的大量热量是可行的。 关键词汽车；尾气；热管理系统；微槽群；蒸发器 1前言 随着汽车保有量的剧增，汽车尾气已经成为我国城市空气的首要污染物来源。汽车尾气中的主要有 害气体是一氧化碳(c0)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO。)。汽车尾气污染问题已引起了世界各 国的重视，各国政府和企业纷纷投入大量的人力和财力来解决这一问题。目前在用车和新车中广泛采用 的是尾气净化催化技术。它是采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此 途径虽不能达到“零污染”，但是在找到新的更好的解决方法之前，却是切实可行的减少污染的办法。 原成N。的还原剂，这样就能起到很好的净化作用。三元催化剂最低要在3504C的时候起反应，温度过低 时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度(最佳工作温度)是400～800℃左右，过高也会使催化剂 老化加剧。一旦工作温度过高就容易引起催化剂老化，缩短工作寿命和催化效率。现在一般的发动机排 放尾气的温度是400～700℃左右，在这种工况下，三元催化剂能有效的发挥作用。但是随着现在增压 技术等新技术在发动机上的运用，发动机的性能不断提升，高负荷时尾气的温度也不断升高，最近某些 害物质的要求越来越高，这要求三元催化剂有效地工作。为了使三元催化装置高效持久工作，必须保证 三元催化剂在活性温度范围内工作。这就需要在部分发动机的排气口和三元催化装置之间加装一种冷却 装置，以此把尾气的温度降低到三元催化剂正常工作温度范围内。基于此，我们设计了这种用于冷却发 动机高温尾气的热管理系统。 2系统结构及蒸发器实验装置介绍 利用微槽群复合相变技术对发热器件进行冷却，已经在电子行业中进行过实验研究伫，31，本系统同 样是把这种技术应用到了汽车高温尾气的冷却中。这种汽车尾气热管理系统(如图1所示)主要由蒸发 国家自然科学基金资助项目 ．350． 2008 第十一届全国热管会议论文集 9戚海 墼4』滓—眯垂塑—}邑 蕊靶 过热尾气：卜 l三冷却后尾气 。。}≠≠F二二二了一 卷 目3蒸麓g内部结构蹦 幽4蔫拉#结构分解圈 本丑；验把蒸发器单独取出来进行实验．以验证蒸发器是否符台实验要求。蒸发嚣(结构如图3，4 所示)由两根外径不同的不锈钢管嵌套而成．内营的井径是55m，内径尾50m，长度200m：外管外稃 是?0ram，内径66衄，艮嚏200劬。管内部走高温汽午尾气；内管辨表面劓有轴向微槽群，徽槽宽 0 4ram．槽深07mm，槽间距04蛳。微槽群表面包裹四层不锈钢丝网，丝网是400目。外管的两端面旁 边开有两个补液口，在靠近管中间的部分开有两个蒸汽出口。内管和外管组成的环形空间两端面周围备 放置一个环形不锈制板，用以固定内管的位置。在环形空间的两端填充多孔材料脱脂棉．环形空间端面 由两个与环形空间截面形状一样环形不锈钢板把环形空间密封起来。 在测试蒸发器性能的实验(系统简圈见圈2)中．把蒸发器固定于实验台架上面，在蒸发器上面50cm 聂雩磊胡学功．庸人