换热器、联合收获机尾气热回收装置及联合收获机

技术领域

本发明涉及农业机械干燥技术领域，特别是涉及一种换热器、联合收获机尾气热回收装置及联合收获机。

背景技术

谷物是我国主要的农作物，事关老百姓的民生和国家的谷物安全，谷物可包括小麦、玉米、大豆等。谷物成熟后须立即收获、晾晒脱水和入仓存储。联合收割机的使用为谷物的收割提供了很大的便利。但是，联合收割机在工作时，会排出大量的高温尾气，这些尾气直接排放到环境中，造成热量的浪费。另一方面，谷物在收割后，晾晒、干燥等过程需要耗费大量人力和物力。如何防止联合收割机热量浪费，以及如何解决谷物干燥是目前急需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的换热器、联合收获机尾气热回收装置及联合收获机，能够便于热管取热，使得热传导效率更高，而且可以高效地利用发动机尾气的热量对谷物进行干燥，避免热量浪费。

具体地，本发明提供了一种换热器，包括：

内换热管，所述内换热管内形成有供气体流过的第一通道；

外换热管，所述外换热管套设于所述内换热管外侧，所述内换热管与所述外换热管之间形成有供气体或液体流过的第二通道；

多个热管，多个所述热管沿所述内换热管的周向均布，且每个所述热管沿所述内换热管的径向可移动地设置，每个所述热管穿过所述内换热管的管壁；所述热管用于将所述第一通道内的热量传导到所述第二通道内；

弹性装置，所述弹性装置用于产生使所述热管朝向所述第一通道的方向运动的作用力；所述热管在所述弹性装置的作用力和所述第一通道的气体的作用力的共同作用下移动。

可选地，所述换热器还包括：

内筒，所述内筒设置于所述内换热管的内侧，所述内筒的筒壁上开设有多个安装孔；所述内筒由橡胶材质制成；

多个金属片，每个所述金属片可移动地设置于一个对应的所述安装孔处，所述金属片可移动地设置，以带动所述内筒变形；每个所述热管的朝向所述第一通道的一端连接于所述金属片，且穿出所述金属片；

所述弹性装置的一端抵靠于所述内换热管的管壁，另一端抵靠于所述金属片。

可选地，所述内换热管和所述外换热管均为波纹管。

可选地，所述内换热管包括相连接的多个第一波峰段和多个第一波谷段；每个所述第一波峰段与一个所述第一波谷段交替排布；

所述外换热管包括相连接的多个第二波峰段和多个第二波谷段；每个所述第二波峰段与一个所述第二波谷段交替排布；

至少部分所述第一波峰段与所述第二波峰段对应设置；

至少部分所述第一波谷段与所述第二波谷段对应设置。

可选地，所述热管穿过所述第一波峰段，以使所述热管的一端可插入两个相邻的所述第二波谷段之间。

可选地，所述换热器还包括保护管，所述保护管设置于所述外换热管的外侧；

所述保护管的一端的周壁上开设有连通所述第二通道的供气体或液体流入的第一进口，所述保护管的另一端的周壁上开设有连通所述第二通道的供气体或液体流出的第一出口；

所述保护管、所述外换热管、所述内换热管和所述内筒的同侧的一端形成有连通所述第一通道的供气体流入的第二进口，所述保护管、所述外换热管、所述内换热管和所述内筒的同侧的另一端形成有连通所述第一通道的供气体流出的第二出口；

所述第一进口与所述第二出口位于同一端，所述第一出口和所述第二进口处于同一端。

本发明还提供了一种联合收获机尾气热回收装置，所述联合收获机包括发动机、用于为所述发动机降温的中冷器和用于谷物通过的谷物输送通道，所述联合收获机尾气热回收装置包括：

上述任一项所述的换热器，所述发动机的排气管与所述第一通道的进口连通，所述中冷器的排液口与所述第二通道的进口连通；

二级换热器，包括第二内换热管和第二外换热管，所述第二内换热管内形成有供气体流过的第三通道；所述第二外换热管套设于所述第二内换热管外侧，所述第二内换热管与所述第二外换热管之间形成有供气体或液体流过的第四通道；所述第一通道的出口连通所述第三通道的进口，所述第二通道的出口连通所述第四通道的进口；所述第三通道的出口与外界环境连通；

三级换热器，包括第三内换热管和第三外换热管，所述第三内换热管内形成有供气体流过的第五通道；所述第三外换热管套设于所述第三内换热管外侧，所述第三内换热管与所述第三外换热管之间形成有供气体或液体流过的第六通道；所述第四通道的出口连通所述第六通道的进口；第六通道的出口与中冷器的回液口连通；所述谷物输送通道处于所述第五通道内侧。

可选地，所述第三通道的进口和出口均由多个微孔形成；

所述第三通道包括多个子通道段，至少两个所述子通道段的横截面的面积不相等。

可选地，所述联合收获机还包括涡轮增压器，所述涡轮增压器的排气口与所述中冷器的进气口连通，以使来自所述涡轮增压器的气体与所述中冷器的冷却水换热。

本发明还提供了一种联合收获机，包括上述任一项所述的联合收获机尾气热回收装置。

本发明的换热器、联合收获机尾气热回收装置及联合收获机中，第一通道内的气体通过热管将热量传导到第二通道内的气体或液体中，并且在第一通道内的气体作用于热管一端的压力大于弹性装置作用于热管另一端的弹力时，热管向远离第一通道的中心的方向移动，当第一通道内的气体作用于热管一端的压力小于弹性装置作用于热管另一端的弹力时，热管向靠近第一通道的中心的方向移动，这样设置使得热管的一端始终处于第一通道的气体聚集的位置处，即气体的热量集中的位置处，以便于热管取热，进而使得热传导效率更高。

进一步地，发动机产生的尾气依次经过换热器的第一通道，二级换热器的第三通道后排出，并分别与换热器中的冷却液、二级换热器中的冷却液换热，经过两次换热能够更加充分地利用发动机尾气的热量。

进一步地，两次换热后的冷却液形成高温液体，并进入第六通道内，第六通道内的高温液体对进入第五通道内的气体进行加热，形成高温气体，以对通过谷物输送通道的谷物进行加热，利用第五通道内的气体对谷物进行加热，能够干燥谷物，有利于谷物的储存。也就是说，可利用发动机尾气的热量对谷物进行干燥，一方面可利用发动机尾气的热量，防止热量的浪费，另一方面也实现对谷物干燥的目的，有利于谷物的储存，再一方面，可实现谷物的收取、干燥一体化，自动化程度高。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的换热器的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的换热器的示意性局部结构图；

图3是根据本发明一个实施例的联合收获机的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的二级换热器的示意性结构图；

图5是根据本发明一个实施例的三级换热器的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的换热器的示意性结构图，如图1所示，并参考图2，本发明实施例提供了一种换热器100，包括内换热管110、外换热管120、多个热管130和弹性装置140。内换热管110内形成有供气体流过的第一通道180。外换热管120套设于内换热管110外侧，内换热管110与外换热管120之间形成有供气体或液体流过的第二通道190。多个热管130沿内换热管110的周向均布，且每个热管130沿内换热管110的径向可移动地设置，每个热管130穿过内换热管110的管壁。热管130用于将第一通道180内的热量传导到第二通道190内。弹性装置140用于产生使热管130朝向第一通道180的方向运动的作用力。热管130在弹性装置140的作用力和第一通道180的气体的作用力的共同作用下移动。

本发明实施例的换热器100中，第一通道180内的气体通过热管130将热量传导到第二通道190内的气体或液体中，并且在第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力大于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向远离第一通道180的中心的方向移动，当第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力小于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向靠近第一通道180的中心的方向移动，这样设置使得热管130的一端始终处于第一通道180的气体聚集的位置处，即气体的热量集中的位置处，以便于热管130取热，进而使得热传导效率更高。

其中，热管130是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。热管130由管壳、吸液芯和端盖组成。热管130内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管130一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管130一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸汽在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管130两端温度相等。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。在上述实施例中，热管130的蒸发端处于第一通道180内，热管130的冷凝端处于第二通道190内。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，换热器100还包括内筒150和多个金属片160。内筒150设置于内换热管110的内侧，内筒150的筒壁上开设有多个安装孔。内筒150由橡胶材质制成，提高了内筒150与金属片160之间的密封性能。每个金属片160设置于一个对应的安装孔处，金属片160可移动地设置，以带动内筒150变形。每个热管130的朝向第一通道180的一端连接于金属片160，且穿出金属片160。弹性装置140的一端抵靠于内换热管110的管壁，另一端抵靠于金属片160。例如，弹性装置140为弹簧，弹簧套设于热管130上。

本实施例中，金属片160运动，带动内筒150变形，具体地，当气体压力大于弹簧的弹力时，金属片160带动内筒150朝向第二通道190的方向运动，即内筒150膨胀，当气体压力小于弹簧的弹力时，金属片160带动内筒150朝向第一通道180的方向运动，即内筒150变瘪。金属片160也增大了受力面积，保证了热管130能够受力移动，而且金属片160也能够起到传导热量的作用。在一些实施例中，金属片160为沿内筒150的长度方向延伸的长条形片，相应地安装孔为长条形孔。一个金属片160上可连接有多个热管130，使得多个热管130同步运动。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，内换热管110和外换热管120均为波纹管，使得第一通道180内的气体、第二通道190内的气体或液体与内换热管110的接触面积更大，即换热面积更大，有利于换热。并且波纹管也可对流经其的气体或液体起到缓冲的作用，防止在气体或液体压力过大时，损坏内换热管110和外换热管120。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，内换热管110包括相连接的多个第一波峰段和多个第一波谷段。每个第一波峰段与一个第一波谷段交替排布。外换热管120包括相连接的多个第二波峰段和多个第二波谷段。每个第二波峰段与一个第二波谷段交替排布。至少部分第一波峰段与第二波峰段对应设置。至少部分第一波谷段与第二波谷段对应设置。这样设置，使得第二通道190的横截面的面积基本相等，气体或液体在流过第二通道190时，流量较稳定，进而便于换热。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，热管130穿过第一波峰段，以使热管130的一端可插入两个相邻的第二波谷段之间。也就是说，两个相邻的第二波谷段之间为热管130提供了让位空间，使得热管130的一端朝向第二通道190运动时，可进入该让位空间内，也使得换热器100的结构较紧凑。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，换热器100还包括保护管170，保护管170设置于外换热管120的外侧。保护管170的一端的周壁上开设有连通第二通道190的供气体或液体流入的第一进口171，保护管170的另一端的周壁上开设有连通第二通道190的供气体或液体流出的第一出口172。保护管170、外换热管120、内换热管110和内筒150的同侧的一端形成有连通第一通道180的供气体流入的第二进口181，保护管170、外换热管120、内换热管110和内筒150的同侧的另一端形成有连通第一通道180的供气体流出的第二出口182。第一进口171与第二出口182位于同一端，第一出口172和第二进口181处于同一端。

本实施例中，第一通道180内的气体的流动方向与第二通道190内的气体或液体的流动方向相反，这样设置使得第一通道180与第二通道190内的流体能够更加充分的换热，提高了换热效率。进一步地，换热器100竖直设置，第一进口171处于换热器100的上端，第一出口172处于换热器100的下端，气体或液体通过第一进口171进入第二通道190，并从第一出口172排出。而第二进口181处于换热器100的下端，第二出口182处于换热器100的上端，气体通过第二进口181进入第一通道180，并从第二出口182排出。

本发明实施例还提供了一种联合收获机200尾气热回收装置，其中联合收获机200包括发动机210、用于为发动机210降温的中冷器220和用于谷物通过的谷物输送通道270。联合收获机200尾气热回收装置包括上述实施例中任一项的换热器100、二级换热器230和三级换热器240，上述实施例中的换热器100也可称为一级换热器。具体地，发动机210的排气管与第一通道180的进口连通，中冷器220的排液口与第二通道190的进口连通。二级换热器230包括第二内换热管231和第二外换热管232，第二内换热管231内形成有供气体流过的第三通道235。第二外换热管232套设于第二内换热管231外侧，第二内换热管231与第二外换热管232之间形成有供气体或液体流过的第四通道236。第一通道180的出口连通第三通道235的进口，第二通道190的出口连通第四通道236的进口。第三通道235的出口与外界环境连通。三级换热器240包括第三内换热管241和第三外换热管242，第三内换热管241内形成有供气体流过的第五通道245。第三外换热管242套设于第三内换热管241外侧，第三内换热管241与第三外换热管242之间形成有供气体或液体流过的第六通道246。第四通道236的出口连通第六通道246的进口。第六通道246的出口与中冷器220的回液口连通。谷物输送通道270处于第五通道245内侧。第六通道246的出口与中冷器220的回液口之间还设置有泵260，以使来自第六通道246的冷却液返回中冷器220内。

本发明实施例的联合收获机尾气热回收装置中，发动机210的尾气进入第一通道180内，第一通道180内的尾气通过热管130将热量传导到第二通道190内的气体或液体中，并且在第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力大于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向远离第一通道180的中心的方向移动，当第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力小于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向靠近第一通道180的中心的方向移动，这样设置使得热管130的一端始终处于第一通道180的尾气聚集的位置处，即尾气的热量集中的位置处，以便于热管130取热，进而使得热传导效率更高。

进一步地，发动机210产生的尾气依次经过一级换热器100的第一通道180，二级换热器230的第三通道235后排出，并分别与一级换热器100中的冷却液、二级换热器230中的冷却液换热，经过两次换热能够更加充分地利用发动机210尾气的热量。

进一步地，两次换热后的冷却液形成高温液体，并进入第六通道246内，第六通道246内的高温液体对进入第五通道245内的气体进行加热，形成高温气体，以对通过谷物输送通道270的谷物进行加热，利用第五通道245内的气体对谷物进行加热，能够干燥谷物，有利于谷物的储存。也就是说，本实施例中利用发动机210尾气的热量对谷物进行干燥，一方面可利用发动机210尾气的热量，防止热量的浪费，另一方面也实现对谷物干燥的目的，有利于谷物的储存，再一方面，可实现谷物的收取、干燥一体化，自动化程度高。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，第二内换热管231和第二外换热管232为波纹管。如图5所示，第三内换热管241和第三外换热管242为波纹管。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，二级换热器230还包括第二内筒233和第二保护管234，第二内筒233处于第二内换热管231的内侧，第二保护管234处于第二外换热管232的外侧。第二内筒233与第二内换热管231之间形成第三通道235。

第二保护管234的一端的周壁上开设有连通第四通道236的供气体或液体流入的第三进口2341，第二保护管234的另一端的周壁上开设有连通第四通道236的供气体或液体流出的第三出口2342。第二保护管234、第二外换热管232、第二内换热管231和第二内筒233的同侧的一端形成有连通第三通道235的供气体流入的第四进口237，第二保护管234、第二外换热管232、第二内换热管231和第二内筒233的同侧的另一端形成有连通第四通道236的供气体流出的第四出口238。第三进口2341与第四出口238位于同一端，第三出口2342和第四进口237处于同一端。

本实施例中，第三通道235内的气体的流动方向与第四通道236内的气体或液体的流动方向相反，这样设置使得第三通道235与第四通道236内的流体能够更加充分的换热，提高了换热效率。进一步地，二级换热器230竖直设置，第三进口2341处于二级换热器230的上端，第三出口2342处于二级换热器230的下端，气体或液体通过第三进口2341进入第四通道236，并从第三出口2342排出。而第四进口237处于二级换热器230的下端，第四出口238处于二级换热器230的上端，气体通过第四进口237进入第三通道235，并从第四出口238排出。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，三级换热器240还包括第三内筒243和第三保护管244，第三内筒243处于第三内换热管241的内侧，第三保护管244处于第三外换热管242的外侧。第三内筒243的内侧形成第五通道245。

第三保护管244的一端的周壁上开设有连通第六通道246的供气体或液体流入的第五进口2441，第三保护管244的另一端的周壁上开设有连通第六通道246的供气体或液体流出的第五出口2442。第三保护管244的一端的周壁上开设有连通第五通道245的供气体流入的第六进口247，第三保护管244的另一端的周壁上开设有连通第五通道245的供气体流出的第六出口248。本实施例中还可包括风机249，风机249促使空气通过第六进口247进入第五通道245，并通过第六出口248排出。第三保护管244、第三外换热管242、第三内换热管241和第三内筒243的同侧的一端形成有连通谷物输送通道270的供谷物进入的谷物进口271，第三保护管244、第三外换热管242、第三内换热管241和第三内筒243的同侧的另一端形成有连通谷物输送通道270的供谷物排出的谷物出口272。

在本发明的一些实施例中，在第六通道246的出口与中冷器220的回液口之间还设置有冷凝器(图中未示出)，来自第六通道246的冷却液经过冷凝器的冷凝散热作用后，变成低温的冷却液，进而可供中冷器220的使用。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，第三通道235的进口和出口均由多个微孔形成。第三通道235包括多个子通道段，至少两个子通道段的横截面的面积不相等。气体通过微孔，并流经多个子通道段，在两者的共同作用下，消耗气流的能量，降低了排气的噪音，而且也可对气体起到降压减速的目的。

在本发明的一些实施例中，联合收获机200还包括涡轮增压器250，涡轮增压器250的排气口与中冷器220的进气口连通，以使来自涡轮增压器250的气体与中冷器220的冷却水换热。

其中，涡轮增压是一种利用发动机210运转产生的尾气驱动空气压缩的技术。涡轮增压器250是利用发动机210排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮251(位于排气道内)，涡轮251又带动同轴的叶轮252(位于进气道内)，叶轮252就压缩由进气管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机210转速加快，尾气排出速度与涡轮251转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机210的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机210的输出功率了。

但是增压后的高温空气直接进入发动机210，则会因空气温度过高导致发动机210爆震甚至损伤熄火的现象。而中冷器220正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器220的冷却，再进入发动机210中。

本实施例中，涡轮增压器250压缩空气，使得常温常压的气体成为高温高压的气体，而中冷器220起到冷却高温气体的作用，同时也可利用涡轮增压后气体的热量。例如，本实施例中的中冷器220为水冷式中冷器220。水冷式中冷器220是利用循环冷却水对通过其的空气进行冷却。水冷式中冷器220的优点是冷却效率较高，而且安装位置比较灵活，无需使用很长的连接管路。

本发明实施例还提供了一种联合收获机200，该联合收获机200包括发动机210、用于为发动机210降温的中冷器220和用于谷物通过的谷物输送通道270，以及上述实施例中任一项的联合收获机200尾气热回收装置。

本发明实施例的联合收获机200中，发动机210的尾气进入第一通道180内，第一通道180内的尾气通过热管130将热量传导到第二通道190内的气体或液体中，并且在第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力大于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向远离第一通道180的中心的方向移动，当第一通道180内的气体作用于热管130一端的压力小于弹性装置140作用于热管130另一端的弹力时，热管130向靠近第一通道180的中心的方向移动，这样设置使得热管130的一端始终处于第一通道180的尾气聚集的位置处，即尾气的热量集中的位置处，以便于热管130取热，进而使得热传导效率更高。

进一步地，发动机210产生的尾气依次经过一级换热器的第一通道180，二级换热器230的第三通道235后排出，并分别与一级换热器中的冷却液、二级换热器230中的冷却液换热，经过两次换热能够更加充分地利用发动机210尾气的热量。

进一步地，两次换热后的冷却液形成高温液体，并进入第六通道246内，第六通道246内的高温液体对进入第五通道245内的气体进行加热，形成高温气体，以对通过谷物输送通道270的谷物进行加热，利用第五通道245内的气体对谷物进行加热，能够干燥谷物，有利于谷物的储存。也就是说，本实施例中利用发动机210尾气的热量对谷物进行干燥，一方面可利用发动机210尾气的热量，防止热量的浪费，另一方面也实现对谷物干燥的目的，有利于谷物的储存，再一方面，可实现谷物的收取、干燥一体化，自动化程度高。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。