[發明專利]柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷及余熱回收方法

在審

• 申請號: 201610111314.8
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105694818A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 張文平;侯勝亞;張新玉;明平劍;柳貢民;曹貽鵬;國杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04;F02G5/02;F01K23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種用于回收柴油機余熱的低溫朗肯循環系統的二元混合工質。本發明 也涉及采用二元混合工質的柴油機余熱回收方法。

背景技術

能源問題己經成為經濟發展中一個頭等重要問題。柴油機以其經濟性和熱效率高的優勢， 廣泛應用于工業生產和運輸產業的各個領域，但其廢熱占到燃燒總能量的55％-70％，大部分 的能量通過冷卻水散熱和高溫尾氣排放到大氣中。隨著能源供應日益緊張，節能、降耗、提 高能源利用率越來越引起人們的重視，所以發動機排氣余熱的利用是必然趨勢。

目前，針對于回收柴油機余熱，有機朗肯循環系統采用純工質，對于純工質循環動力系統來說，蒸發器的損失最高，限制了循環效率及循環凈功的提高，其主要原因在于夾點溫差導致純工質和熱源的匹配效果差，夾點溫差是蒸發器過程中溫差最小的點，它出現在純工質泡點位置，純工質的泡點溫度和露點溫度相同，而混合工質的泡點溫度和露點溫度不同，存在溫度滑移，這對于混合工質與冷熱源的匹配有很大的益處。因此，開發環境友好、熱力學性能好的新型可靠的工質，對柴油機余熱利用系統技術的發展至關重要。

有關柴油機余熱利用的混合工質的公開報道也較多，例如“采用非共沸混合工質變組分 的低溫朗肯循環系統”的專利文件中，采用七氟丙烷和異丁烷混合用于利用地熱能，熱源為 85℃的地熱水。循環熱效率為9.41％，但其中的異丁烷易燃，安全性能差，不能用于柴油機 余熱回收；再例如“一種太陽能有機朗肯循環發電系統”的專利文件中，采用二氯一氟乙烷 和正丁烷混合用于利用太陽能，但二氯一氟乙烷會破壞臭氧層，正丁烷易燃易爆。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于回收柴油機排氣能量，減少碳排放，保護環境的柴油 機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷。本發明的目的還在于提供一種利用柴油 機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷的余熱回收方法。

本發明的柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷是由六氟丙烷和五氟 乙烷物理混合而成的二元混合工質，六氟丙烷和五氟乙烷質量百分數為(0.3-0.9)：(0.1-0.7)， 兩組元物質質量分數之和等于100％。

本發明的柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷的臨界壓力范圍為 3147kPa-3367kPa，臨界溫度范圍為88℃-131℃。

利用本發明的柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷的余熱回收方法 之一為：六氟丙烷和五氟乙烷二元混合工質經工質泵8加壓后，進入回熱器6吸收來自膨脹 機4出口的有機工質的熱量，接著進入中冷器-有機工質換熱器9吸收中冷器的熱量，最后進 入煙氣-有機工質換熱器3吸收柴油機排氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進入 膨脹機4膨脹做功，膨脹完的有機工質進入回熱器6將一部分能量傳遞給工質泵8出口的有 機工質，之后進入冷凝器7冷凝成飽和液體。

利用本發明的柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷的余熱回收方法 之二為：六氟丙烷和五氟乙烷二元混合工質經工質泵8加壓后，進入回熱器6吸收來自膨脹 機出口的有機工質的熱量，進入煙氣-有機工質換熱器3吸收柴油機排氣的熱量，成為高溫高 壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進入膨脹機4膨脹做功，膨脹完的有機工質進入回熱器6將一部分 能量傳遞給工質泵8出口的有機工質，之后進入冷凝器7冷凝成飽和液體。

利用本發明的柴油機余熱回收朗肯循環混合工質六氟丙烷和五氟乙烷的余熱回收方法 之三為：六氟丙烷和五氟乙烷二元混合工質經工質泵8加壓后，進入回熱器6吸收來自膨脹 機4出口的有機工質的熱量，接著進入中冷器-有機工質換熱器9吸收中冷器的熱量，最后進 入水或導熱油-有機工質換熱器10吸收柴油機排氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱 蒸汽進入膨脹機4膨脹做功，膨脹完的有機工質進入回熱器6將一部分能量傳遞給工質泵8 出口的有機工質，之后進入冷凝器7冷凝成飽和液體，其中水或導熱油-有機工質換熱器的熱 源水來自煙氣-水或導熱油換熱器3，在煙氣-水或導熱油換熱器3中的水或導熱油由煙氣加熱。