[發(fā)明專利]一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711138657.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108049940B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志軍;康澤奇;康哲;鄧俊;胡宗杰;李理光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/02
• 分類號(hào): F01N3/02;B01D53/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置，該裝置通過(guò)管道連接內(nèi)燃機(jī)(1)的排氣輸出端，其特征在于，所述的裝置包括依次連接的預(yù)冷器(2)、冷凝器(3)、水分離器(4)和水容器(5)，所述的預(yù)冷器(2)連接內(nèi)燃機(jī)(1)的排氣輸出端，內(nèi)燃機(jī)(1)排出的尾氣在預(yù)冷器進(jìn)行預(yù)冷，然后進(jìn)入冷凝器冷凝，再進(jìn)入水分離器(4)進(jìn)行水氣分離，分離出來(lái)的水回收進(jìn)入水容器(5)，分離出來(lái)的氣體排入大氣；所述的冷凝器(3)上還連接有冷凝器散熱風(fēng)扇(9)；所述的水分離器(4)和水容器(5)之間的連接管道為排水管(10)；

內(nèi)燃機(jī)尾氣中的水以過(guò)熱水蒸氣的形式存在，首先要達(dá)到臨界飽和狀態(tài)，然后再繼續(xù)冷卻，才能將其凝結(jié)為液態(tài)水析出；尾氣冷卻程度越大，冷凝析出的液態(tài)水量也越多，同時(shí)冷凝器的重量及能耗也越大，通過(guò)以下方法確定冷凝器，冷凝器散熱風(fēng)扇，水分離器以及排水管的設(shè)計(jì)規(guī)格：

(1)臨界飽和溫度的確定：

水蒸氣飽和蒸汽壓是溫度的函數(shù)，在不同溫度下，水飽和蒸汽壓可利用下式(1)求得：

P1＝602.4×10^{7.45×t/(235+t)} (1)

式中P1為水蒸氣飽和蒸汽壓力，Pa；t為冷凝溫度，℃；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣而言，當(dāng)確定了冷凝時(shí)的壓力，就可以求出冷凝溫度；冷凝壓力一般由發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)入預(yù)冷器的壓力決定；在已知內(nèi)燃機(jī)排氣溫度的情況下設(shè)計(jì)預(yù)冷器的冷卻溫度為略高于冷凝溫度，進(jìn)而確定冷凝器的入口溫度；

(2)出水量的計(jì)算：

在臨界飽和壓力一定的情況下，冷凝水出水量M的多少取決于兩個(gè)因素：尾氣中水蒸氣冷凝析出率η₁以及液態(tài)水氣水分離收集效率η₂，用下式(2)表達(dá)：

M＝1.4227η₁η₂ (2)

式中η₁為水蒸氣冷凝析出率；η₂為液態(tài)水分離收集效率；經(jīng)過(guò)調(diào)查液態(tài)水分離收集效率η₂在0.65～0.8之間，水蒸氣冷凝析出率η₁可由下式(3)表示：

η₁＝(d-d₁)/d (3)

式中d為尾氣含濕量，由缸內(nèi)混合氣體燃燒的空燃比和水噴射參數(shù)確定或者由傳感器組確定；d1為散熱后飽和尾氣含濕量，由經(jīng)過(guò)冷凝器后的干尾氣氣體參數(shù)確定，干尾氣氣體參數(shù)可由傳感器組獲得；根據(jù)d-d₁確定制冷量的大小，進(jìn)而確定冷凝器，冷凝器散熱風(fēng)扇，水分離器以及排水管的設(shè)計(jì)規(guī)格。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置，其特征在于，所述的預(yù)冷器(2)與內(nèi)燃機(jī)(1)之間設(shè)有傳感器a(6)，傳感器a(6)包括測(cè)量尾氣溫度、壓力和流量的傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置，其特征在于，所述的預(yù)冷器(2)與冷凝器(3)之間設(shè)有傳感器b(7)，傳感器b(7)包括測(cè)量預(yù)冷后氣體的溫度、壓力和流量的傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置，其特征在于，所述的冷凝器(3)與水分離器(4)之間設(shè)有測(cè)量冷凝后氣體溫度、壓力和流量的傳感器c(8)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)尾氣中水的分離回收裝置，其特征在于，所述的預(yù)冷器(2)為換熱器，將輸入內(nèi)燃機(jī)的燃料通過(guò)換熱器的管程，內(nèi)燃機(jī)排出的尾氣通過(guò)換熱器的殼程，預(yù)熱燃料的同時(shí)，降低尾氣的溫度。