[發明專利]二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統

在審

• 申請號: 202010555288.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111594289A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 廖高良;張峰;鄂加強;陳敬煒;冷爾維
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K25/10;F01K7/32;F02G5/02;F02B33/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：包括沿廢氣循環路徑中依次設置的內燃機、廢熱換熱器、透平、高溫回熱器、低溫回熱器、預冷器、空氣壓氣機、電機、主壓縮機和再壓縮機，所述透平內帶有葉輪，所述廢熱換熱器承接內燃機高溫排氣且廢熱換熱器將熱量傳遞至超臨界二氧化碳，高溫高壓超臨界二氧化碳膨脹做功驅動透平的葉輪旋轉，透平轉動過程中驅動主壓縮機、再壓縮機、空氣壓氣機和電機，做功后的超臨界二氧化碳經過高溫回熱器和低溫回熱器，在低溫回熱器內超臨界二氧化碳分流為主路徑循環和次路徑循環，主路徑的超臨界二氧化碳經過預冷器、主壓縮機和高溫回熱器后回流至廢熱換熱器以完成主路徑循環。

2.根據權利要求1所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：所述再壓縮機的驅動件為透平，且次路徑的超臨界二氧化碳先經過再壓縮機后，次路徑中的超臨界二氧化碳與主路徑的超臨界二氧化碳交匯于高溫回熱器一同加熱，最終次路徑的超臨界二氧化碳回流至廢熱換熱器以完成次路徑循環。

3.根據權利要求2所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：所述低溫回熱器與再壓縮機的交匯處帶有分流主路徑循環和次路徑循環的分流器，分流器的入口處朝向低溫回熱器，分流器的兩個出口處分別朝向預冷器和再壓縮機。

4.根據權利要求3所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：所述再壓縮機與高溫回熱器的交匯處帶有混合器，混合器的接收端朝向主壓縮機和再壓縮機，混合器的出口處朝向高溫回熱器。

5.根據權利要求4所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：透平的輸出軸與電機的驅動軸相連接，利用超臨界二氧化碳在透平內膨脹做功驅動電機旋轉，從而向外輸出電能。

6.根據權利要求5所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：透平的輸出軸與空氣壓氣機的驅動軸相連接，透平驅動空氣壓氣機將進口空氣壓縮至一定壓力，提高燃燒室進口空氣密度，增加內燃機輸出功率。

7.根據權利要求6所述的二氧化碳布雷頓循環和渦輪增壓的內燃機廢熱利用系統，其特征在于：內燃機燃料與空氣在氣缸內燃燒后的高溫排氣進入廢熱換熱器，將熱量傳遞至超臨界二氧化碳。