[發明專利]車用余熱回收的熱力循環系統

在審

• 申請號: 201610912855.0
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN106593797A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 彭斌;李要紅;趙生顯;孫健;郝紅梅
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/10;F01K25/08;F02G5/04
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及余熱回收技術領域，具體涉及車用余熱回收技術。

背景技術

隨著不可再生資源的日益短缺，太陽能、地熱能、發動機余熱、工業余熱等熱能的再度回收利用技術以及新能源的開發利用技術已成為當今世界各國研究的重要課題之一。對于汽車而言，其發動機常采用內燃機作為汽車的直接動力來源，將燃油的化學能轉化為汽車的動能，提高對燃油的充分利用率，可大大改善汽車發動機性能。據相關研究表明，汽車發動機燃油混合氣能量的利用率僅僅只有三分之一左右，剩余的熱量大多以冷卻水和尾氣的形式直接排放到大氣當中，這部分能量理論上是能夠再度利用的。將這部分能量得到回收利用，一方面可以提高發動機的總體效率，節省能源的消耗，另一方面降低了發動機做功時的散熱耗能，改善了環境質量，減緩全球氣溫變暖的趨勢。

我國大部分地區處于日照時間相對較長的區域，因此，太陽能做為新能源之一，對其充分的回收利用，將有效的節約不可再生能源的使用，對于大型長途客車而言，其車頂大面積的空置，或者用作行李架，浪費空間，若能在不過分增加車重的條件下，將這部分空置的空間用于回收太陽能，用作汽車空調、儀表等裝置的供電，不僅可以提高發電機的效率，也可節省能源的消耗。

就目前而言，對大型客車車頂空間的利用較少，只是對發動機的余熱進行再度利用。傳統的方法主要有三種：利用發動機余熱進行溫差發電、利用發動機余熱取暖或進行吸收式制冷、利用發動機余熱做功。而且利用排氣溫差發電能量轉換效率很低。實驗中，實際熱電轉換效率約為2%左右，而同類裝置的轉換效率最高只有10%左右；只能在發動機工作的情況下才能用作取暖。在整個發動機余熱回收系統中，朗肯循環系統一般是采用水作為工質，由于水的沸點較高，不容易揮發，這使得發動機余熱回收的效率比較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種車用余熱回收的熱力循環系統。

本發明是車用余熱回收的熱力循環系統，有一冷卻水熱交換器10，工質泵7的進口端與膨脹機13的出口端串聯連接，工質泵7的出口端則與換熱器8高溫側進口端串聯，換熱器8高溫側的出口端與熱交換器5低溫側的進口端串聯，熱交換器5低溫側的出口端與潤滑油熱交換器6低溫側的進口端串聯連接，潤滑油熱交換器6低溫側的出口端與尾氣換熱器1低溫側的進口端串聯，尾氣換熱器1低溫側的出口端與膨脹機的進口串聯，潤滑油熱交換器6高溫側與潤滑油循環泵4串聯，尾氣換熱器1的高溫側接入發動機2尾氣；熱交換器5的高溫側與第一泵3串聯，第一泵3與板式太陽能集熱器19串聯。

本發明有益之處是：采用有機朗肯循環系統和卡琳娜循環耦合的方式來回收大型車輛車頂太陽能、發動機尾氣余熱、潤滑油和發動機冷卻水余熱。提高了發動機的機械效率，節省不可再生能源的使用。另外，上述技術方案還通過換熱實現較高溫有機朗肯循環與低溫卡琳娜循環之間的熱交換，將較高溫有機朗肯循環做功后工質氣體的熱量傳遞給低溫卡琳娜循環從而實現循環工質的預熱，進一步提高了余熱回收效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖，附圖標記及對應名稱為：尾氣換熱器1，發動機2，第一泵3，潤滑油循環泵4，熱交換器5，潤滑油熱交換器6，工質泵7，換熱器8，冷卻水循環泵9，冷卻水換熱器10，回熱器11，發電機12，膨脹機13，分離器14，膨脹機15，節流閥16，低壓冷凝器17，第二泵18，板式太陽能集熱器19。

具體實施方式

本發明是車用余熱回收的熱力循環系統，如圖1所示，有一冷卻水熱交換器10，工質泵7的進口端與膨脹機13的出口端串聯連接，工質泵7的出口端則與換熱器8高溫側進口端串聯，換熱器8高溫側的出口端與熱交換器5低溫側的進口端串聯，熱交換器5低溫側的出口端與潤滑油熱交換器6低溫側的進口端串聯連接，潤滑油熱交換器6低溫側的出口端與尾氣換熱器1低溫側的進口端串聯，尾氣換熱器1低溫側的出口端與膨脹機的進口串聯，潤滑油熱交換器6高溫側與潤滑油循環泵4串聯，尾氣換熱器1的高溫側接入發動機2尾氣；熱交換器5的高溫側與第一泵3串聯，第一泵3與板式太陽能集熱器19串聯。