專利名稱：一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
公交車作為常用的交通工具，其主要的驅(qū)動(dòng)能源為汽油。但隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，近些年來，主要汽車生產(chǎn)國(guó)都在紛紛調(diào)整汽車發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，增程式電動(dòng)汽車建立在現(xiàn)有的電動(dòng)車技術(shù)基礎(chǔ)上，在總體結(jié)構(gòu)上增加一個(gè)增程器，將增程器與電動(dòng)車電控系統(tǒng)有機(jī)組合，以每天運(yùn)行10個(gè)小時(shí)來計(jì)算， 平均需求功率為20 30kW，按每天160km里程計(jì)算，該車在夜間外接充電的情況下，每天只需耗油35L，相對(duì)于傳統(tǒng)車百公里油耗38L(每天耗油608L)，其節(jié)油率可達(dá)40%以上。 混合動(dòng)力公交車作為采用新型的動(dòng)力系統(tǒng)，其系統(tǒng)的主要功能是通過監(jiān)測(cè)汽車動(dòng)力狀態(tài)、 控制動(dòng)力的流動(dòng)、優(yōu)化動(dòng)力利用率，從而提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。對(duì)串聯(lián)式混合動(dòng)力公交車的控制策略改進(jìn)后，油耗可降低27%。天然氣在我國(guó)的儲(chǔ)量較為豐富，采用天然氣作為公交車的燃料不僅起到節(jié)能減排的作用，同時(shí)能夠提高能源利用效率。國(guó)內(nèi)天然氣汽車主要包括壓縮天然氣(CNG)汽車、液化天然氣(LNG)汽車兩類，液化天然氣較壓縮天然氣有更高的能源密度，隨著LNG接收站不斷增加，LNG公交車規(guī)模也將不斷擴(kuò)大。以北京公交集團(tuán)公司客一分公司的14 m LNG鉸接公交車為例，該車用美國(guó)康明斯公司B5. 9-195G天然氣單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝低溫燃料儲(chǔ)罐一只，儲(chǔ)罐容積335 L,空重200 kg, 一次充裝LNG燃料135 kg (190 m3 NG),行駛里程可以達(dá)450 km,而車輛的調(diào)度里程每天最大300 km,每天充裝一次燃料就能保證公交車一天的用量。液態(tài)天然氣公交車在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，主要受到LNG供應(yīng)和公交車動(dòng)力系統(tǒng)的限制。LNG從儲(chǔ)罐中出來直接進(jìn)入汽化器氣化，并沒有對(duì)這一部分冷能有效利用，同時(shí)也加大了對(duì)汽化器的要求；車用儲(chǔ)罐真空度無法長(zhǎng)期保證，一旦真空度降低導(dǎo)致儲(chǔ)罐安全附件損壞加快，閥件倉接頭密封變差，車輛燃料單耗會(huì)大幅度增大，經(jīng)濟(jì)性和安全性都得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，同時(shí)在提供燃?xì)獾耐瑫r(shí)充分利用液化天然氣的冷能， 本發(fā)明提供了一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置，該裝置可根據(jù)LNG儲(chǔ)罐中液態(tài)天然氣的壓力和溫度，以及調(diào)壓閥的作用來設(shè)計(jì)換熱器的換熱面積、所需銅管長(zhǎng)度和冷氣
供應(yīng)量。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下所述一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置， 包括LNG儲(chǔ)罐、管片式換熱器、循環(huán)水箱；所述管片式換熱器設(shè)有冷氣風(fēng)道，儲(chǔ)存于LNG儲(chǔ)罐中的液化天然氣，通過調(diào)壓閥進(jìn)入到管片式換熱器，與冷氣風(fēng)道中的空氣換熱后從管片式換熱器出來后分為兩路，一路經(jīng)調(diào)壓閥流回LNG儲(chǔ)罐；另一路進(jìn)入循環(huán)水箱，與水換熱后氣化，輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。將低溫冷空氣經(jīng)風(fēng)道輸送至原有的空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道連接處，為公車提供冷氣。所述冷氣風(fēng)道的出口設(shè)有溫度檢測(cè)器，管片式換熱器裝有吸入式風(fēng)扇，風(fēng)扇與溫度檢測(cè)器相連，將冷氣風(fēng)道中的冷空氣輸送至空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道連接處，為公交車供冷。風(fēng)扇的外端裝有過濾濾網(wǎng)，過濾空氣中的粉塵，防止粉塵堵塞風(fēng)道或?qū)⒎蹓m帶入公交車內(nèi)。所述循環(huán)水箱設(shè)有溫度檢測(cè)器。所述管片式換熱器包括折疊排列的換熱銅管，為了確保LNG公交車在運(yùn)行過程中的行車安全，銅管外安裝一個(gè)銅套管，套、管環(huán)形間隙充入保護(hù)氣，所述保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)夂投趸贾械囊环N或一種以上的混合氣體。銅套管安裝換熱翅片，銅管與銅管套間還設(shè)置天然氣探針，用于檢查燃?xì)庑孤┣闆r。所述銅管總長(zhǎng)為23±O. 5m，銅管外徑為9. 5±0· 5臟，銅管套直徑為15±O. 5mm。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，具有如下有點(diǎn)和有益效果
(I)將新能源作為公交車的能源，有效降低了廢氣的排放量，同時(shí)對(duì)LNG的冷能得到充分的利用。(2)選用銅管管片式換熱器，技術(shù)成熟，設(shè)備均可國(guó)產(chǎn)化，自控程度高，具有良好的工業(yè)推廣應(yīng)用前景。(3)本裝置的循環(huán)水箱與原有的車載循環(huán)水加熱燃料系統(tǒng)串聯(lián)連接，將本裝置排出的天然氣再次經(jīng)車載循環(huán)水加熱燃料系統(tǒng)加熱，以保證氣化后滿足的天然氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。(4)本裝置的換熱器設(shè)有旁路，在冬季不需要空調(diào)時(shí)，LNG經(jīng)原有的車載循環(huán)水加熱燃料系統(tǒng)正常加熱。


圖I為管片式換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(a)為換熱器整體，(b)為單根換熱銅管。圖2為用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中示出1、LNG儲(chǔ)罐；2、冷氣風(fēng)道；3、管片式換熱器；4、過濾濾網(wǎng)；5、循環(huán)水箱；
6、吸入式電扇；7、溫度檢測(cè)器；8、發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。如圖I所示，一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置，包括LNG儲(chǔ)罐I、管片式換熱器3、循環(huán)水箱5 ;所述管片式換熱器3設(shè)有冷氣風(fēng)道2。冷氣風(fēng)道2的出口設(shè)有溫度檢測(cè)器7，循環(huán)水箱也設(shè)有溫度檢測(cè)器7。管片式換熱器外安裝一個(gè)吸入式風(fēng)扇6，與溫度檢測(cè)器相連。風(fēng)扇的外端裝有過濾濾網(wǎng)4。按照換熱器殼程中的液態(tài)天然氣從_160°C升高至2°C的換熱面積來設(shè)計(jì)換熱器尺寸，管片式換熱器3的銅管總長(zhǎng)度為23m，外徑為Φ9. 52mm。管片式換熱器的長(zhǎng)為O. 4m, 則銅管共需往返58次，取整后確定折疊60次。換熱器銅管外安裝一個(gè)外徑為15mm的銅管套，銅管與銅管套的環(huán)形間隙沖入5atm的氮?dú)?，作為保護(hù)氣(_160°C下，套管壓力變?yōu)?I. 9atm)，銅管套外安裝換熱翅片，銅管與銅管套間設(shè)有天然氣探針，以便檢測(cè)燃?xì)獾男孤┣闆r。-162°C，I. 2MPa, 30kg的液態(tài)天然氣LNG通過調(diào)壓閥的作用進(jìn)入管片式換熱器3， 與冷氣風(fēng)道2中的空氣換熱后與從換熱器中出來后分成兩路一路5kg的LNG流回LNG儲(chǔ)罐1，另一路25kg的NG進(jìn)入循環(huán)水箱5與水換熱，氣化后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)8作燃?xì)?。公交車每小時(shí)耗氣約40m3，空調(diào)系統(tǒng)的最大用電量為15kW/h。若假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)電的效率為40%，則需要耗費(fèi)燃?xì)饧s5. O m3/h。LNG冷能回收系統(tǒng)理論可以回收6. 7kW的冷，可供滿足要求的約1282m3/h，約占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的20%，即每小時(shí)最大可節(jié)約燃?xì)釯. O m3/h。若系統(tǒng)的換熱效率為60%，則每小時(shí)約可以節(jié)約燃?xì)釵. 6 m3/h，約節(jié)約整車耗氣量的 I. 5% ;若以單臺(tái)車每天運(yùn)行12小時(shí)計(jì)，每天可節(jié)約7. 2m3，可節(jié)約運(yùn)行成本32. 4元(每m3燃?xì)?. 5元計(jì))。
權(quán)利要求
1.一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置，包括LNG儲(chǔ)罐、管片式換熱器、循環(huán)水箱；其特征在于所述管片式換熱器設(shè)有冷氣風(fēng)道，儲(chǔ)存于LNG儲(chǔ)罐中的液化天然氣，通過調(diào)壓閥進(jìn)入到管片式換熱器，與冷氣風(fēng)道中的空氣換熱后從管片式換熱器出來后分為兩路， 一路經(jīng)調(diào)壓閥流回LNG儲(chǔ)罐；另一路進(jìn)入循環(huán)水箱，與水換熱后氣化，輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷能利用裝置，其特征在于所述冷氣風(fēng)道的出口設(shè)有溫度檢測(cè)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷能利用裝置，其特征在于所述管片式換熱器外安裝一個(gè)吸入式風(fēng)扇，與溫度檢測(cè)器相連，將冷氣風(fēng)道中的冷空氣輸送至空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道連接處，為公交車供冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷能利用裝置，其特征在于所述吸入式風(fēng)扇的外端裝有過濾濾網(wǎng)，用以過濾空氣中的粉塵，防止粉塵堵塞風(fēng)道或?qū)⒎蹓m帶入公交車內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷能利用裝置，其特征在于所述管片式換熱器包括折疊排列的換熱銅管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷能利用裝置，其特征在于所述換熱銅管外面安裝有銅管套，銅管套外安裝換熱翅片，銅管與銅管套的間隙充入保護(hù)氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷能利用裝置，其特征在于所述保護(hù)氣體為氬氣、氮?dú)夂投趸贾械囊环N或一種以上的混合氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷能利用裝置，其特征在于所述銅管與銅管套間設(shè)有天然氣探針，用以檢測(cè)燃?xì)庑孤┣闆r。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷能利用裝置，其特征在于所述銅管總長(zhǎng)為23±0.5m，銅管外徑為9. 5±0· 5mm,銅管套直徑為15 ± O. 5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷能利用裝置，其特征在于所述循環(huán)水箱設(shè)有溫度檢測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于液態(tài)天然氣公交車的冷能利用裝置。LNG通過調(diào)壓閥進(jìn)入到管片式換熱器，換熱器一端安裝吸入式風(fēng)扇，用低溫的冷空氣為公交車供冷。再用車載的循環(huán)水箱加熱氣化后，輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。此方法既回收了LNG氣化過程中的冷能，大大降低能量的浪費(fèi)；又降低了公交車空調(diào)系統(tǒng)的用氣負(fù)荷。若以單臺(tái)車每天運(yùn)行12小時(shí)來算，每天可節(jié)約燃?xì)?.2m3，合計(jì)成本32.4元。不僅符合節(jié)能減排的政策，而且有效的利用了LNG氣化過程中的冷能。本方法技術(shù)成熟，設(shè)備均可國(guó)產(chǎn)化，自控程度高，具有良好的工業(yè)推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B60H1/32GK102582397SQ20121006495
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者劉濤, 徐文東, 滕文良, 趙鍵聰, 邊海軍, 陸涵 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 深圳市超潔燃?xì)庠O(shè)備技術(shù)有限公司