內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種涉及熱能與動力領域的內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道、排氣熱交換器和冷卻水道熱交換器，所述內(nèi)燃機冷卻水道經(jīng)循環(huán)水泵與所述冷卻水道熱交換器的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道出口與所述排氣熱交換器的被加熱流體通道入口連通，所述排氣熱交換器的被加熱流體通道出口與做功機構的工質(zhì)入口連通，所述做功機構的工質(zhì)出口經(jīng)冷凝冷卻器與液體泵的液體入口連通，所述液體泵的液體出口與所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道入口連通。本發(fā)明所公開的內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，結(jié)構簡單，制造成本低。
【專利說明】內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能與動力領域，尤其是一種內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]內(nèi)燃機余熱利用的技術方案很多，但利用內(nèi)燃機余熱產(chǎn)生動力的裝置大多結(jié)構復雜，制造成本高，因此需要發(fā)明一種結(jié)構簡單、制造成本低的利用內(nèi)燃機余熱產(chǎn)生動力的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術方案如下:
方案1:內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道、排氣熱交換器和冷卻水道熱交換器，所述內(nèi)燃機冷卻水道經(jīng)循環(huán)水泵與所述冷卻水道熱交換器的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道出口與所述排氣熱交換器的被加熱流體通道入口連通，所述排氣熱交換器的被加熱流體通道出口與做功機構的工質(zhì)入口連通，所述做功機構的工質(zhì)出口經(jīng)冷凝冷卻器與液體泵的液體入口連通，所述液體泵的液體出口與所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道入口連通。
[0004]方案2:內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道、排氣熱交換器和冷卻水道熱交換器，所述內(nèi)燃機冷卻水道經(jīng)循環(huán)水泵與所述冷卻水道熱交換器的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道出口與所述排氣熱交換器的被加熱流體通道入口連通，所述排氣熱交換器的被加熱流體通道出口與做功機構的工質(zhì)入口連通，所述做功機構的工質(zhì)出口經(jīng)冷卻器與壓氣機的工質(zhì)入口連通，所述壓氣機的工質(zhì)出口與所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道入口連通。
[0005]本發(fā)明的所有方案中，都可以選擇性地將所述做功機構設為活塞式做功機構或設為葉輪式做功機構。
[0006]本發(fā)明的所有方案中，都可以選擇性地將所述壓氣機設為活塞式壓氣機或設為葉輪式壓氣機。
[0007]本發(fā)明的所有設有所述壓氣機的方案中，都可以選擇性的使所述做功機構對所述壓氣機輸出動力。
[0008]本發(fā)明的所有方案中，都可以選擇性地使所述排氣熱交換器的被加熱流體通道出口處的承壓能力大于0.5MPa。
[0009]本發(fā)明的所有方案中，都可以選擇性地使所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道出口的承壓能力大于0.5MPa。
[0010]本發(fā)明的所有方案中，都可以選擇性地使所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體的質(zhì)量流和所述排氣熱交換器的被加熱流體的質(zhì)量流相等。
[0011]本發(fā)明的原理是:在設有所述冷凝冷卻器和所述液體泵的結(jié)構中，所述冷凝冷卻器、所述做功機構和所述液體泵等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)可以被所述冷凝冷卻器降溫冷凝為液體狀態(tài)，在所述冷凝冷卻器中被降溫后的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)所述液體泵后進入所述冷卻水道熱交換器和所述排氣熱交換器的被加熱流體通道被所述內(nèi)燃機冷卻水道中的冷卻液體和內(nèi)燃機的排氣加熱，被加熱汽化(可以是在所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道中汽化，也可以是在所述排氣熱交換器的被加熱流體通道中汽化)后的工質(zhì)進入所述做功機構推動所述做功機構輸出動力，做功后的工質(zhì)進入所述冷凝冷卻器中被降溫冷凝成液態(tài)工質(zhì)，如此周而復始循環(huán)工作；在設有所述冷卻器和所述壓氣機的結(jié)構中，所述冷卻器、所述做功機構和所述壓氣機等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)(例如氦氣等惰性氣體或氮氣等)始終為氣態(tài)，不會被所述冷卻器降溫冷凝；在所述冷卻器中降溫后的氣體工質(zhì)經(jīng)所述壓氣機后進入所述冷卻水道熱交換器和所述排氣熱交換器的被加熱流體通道被所述內(nèi)燃機冷卻水道中的冷卻液體和內(nèi)燃機的排氣加熱，被加熱后的工質(zhì)壓力升高，然后進入所述做功機構推動所述做功機構輸出動力，做功后的工質(zhì)進入所述冷卻器中被降溫壓力減小，如此周而復始循環(huán)工作。
[0012]本發(fā)明中，所謂的“做功機構”是指一切可以利用氣體工質(zhì)膨脹和/或流動產(chǎn)生動力的機構，例如活塞式做功機構、葉輪式做功機構、螺桿式做功機構、羅茨馬達、噴管推進轉(zhuǎn)子做功機構等。
[0013]本發(fā)明中，所述排氣熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于
0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、l.0MPa,1.1MPa、1.2MPa、l.3MPa、l.4MPa、l.5MPa、l.6MPa、
1.7MPa、l.8MPa、l.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa 或大于 2.5MPa。
[0014]本發(fā)明中，所述冷凝冷卻器、所述做功機構和所述液體泵等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)的最大壓力或所述冷卻器、所述做功機構和所述壓氣機等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)的最大壓力與所述排氣熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力相匹配，即所述冷凝冷卻器、所述做功機構和所述液體泵等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)的最大壓力或所述冷卻器、所述做功機構和所述壓氣機等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)的最大壓力達到所述排氣熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力。
[0015]本發(fā)明中，所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于 0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、l.0MPaU.1MPa、1.2MPa、l.3MPa、l.4MPa、l.5MPa、
1.6MPa、l.7MPa、l.8MPa、l.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa 或大于 2.5MPa。
[0016]本發(fā)明中，所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的工質(zhì)的最大壓力與其承壓能力相匹配，即所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的工質(zhì)的最大壓力達到所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的工質(zhì)出口的承壓能力。
[0017]本發(fā)明中，所謂的“所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體的質(zhì)量流和所述排氣熱交換器的被加熱流體的質(zhì)量流相等”是指流過所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的被加熱流體的質(zhì)量和流過所述排氣熱交換器的被加熱流體通道的被加熱流體的質(zhì)量相等。也就是說，流過所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的被加熱流體全部流過所述排氣熱交換器的被加熱流體通道，并且沒有流過所述冷卻水道熱交換器的被加熱流體通道的被加熱流體以外的其他流體流過所述排氣熱交換器的被加熱流體通道。
[0018]本發(fā)明中，所謂的“排氣熱交換器的加熱流體通道”是指設置在排氣熱交換器上的用于供加熱流體通過的通道，所謂的“排氣熱交換器的被加熱流體通道”是指設置在排氣熱交換器上的用于供被加熱流體通過的通道，在排氣熱交換器中，溫度升高的流體稱為被加熱流體，溫度降低的流體稱為加熱流體。
[0019]本發(fā)明中，應根據(jù)熱能與動力領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，結(jié)構簡單，制造成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1、圖2、圖3所示的是本發(fā)明實施例1的結(jié)構示意圖；
圖4、圖5、圖6所示的是 本發(fā)明實施例2的結(jié)構示意圖；
圖?所示的是本發(fā)明實施例3的結(jié)構示意圖，
其中:
I內(nèi)燃機冷卻水道、2排氣熱交換器、3冷卻水道熱交換器、4壓氣機、41活塞式壓氣機、42葉輪式壓氣機、5循環(huán)水泵、6做功機構、61活塞式做功機構、62葉輪式做功機構、71冷凝冷卻器、72冷卻器、8液體泵。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
如圖1所示的內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道1、排氣熱交換器2和冷卻水道熱交換器3，所述內(nèi)燃機冷卻水道I經(jīng)循環(huán)水泵5與所述冷卻水道熱交換器3的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與所述排氣熱交換器2的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通，所述排氣熱交換器2的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與做功機構6的工質(zhì)入口連通，所述做功機構6的工質(zhì)出口經(jīng)冷凝冷卻器71與液體泵8的液體入口連通，所述液體泵8的液體出口與所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通。
[0023]本實施例中，所述做功機構6可以設為活塞式做功機構61 (如圖2所示)，或設為葉輪式做功機構62 (如圖3所示)。
[0024]本實施例中，所述冷凝冷卻器71、所述做功機構6和所述液體泵8等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)在所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道中被加熱汽化。
[0025]實施例2
如圖4所示的內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道1、排氣熱交換器2和冷卻水道熱交換器3，所述內(nèi)燃機冷卻水道I經(jīng)循環(huán)水泵5與所述冷卻水道熱交換器3的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與所述排氣熱交換器2的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通，所述排氣熱交換器2的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與做功機構6的工質(zhì)入口連通，所述做功機構6的工質(zhì)出口經(jīng)冷卻器72與壓氣機4的工質(zhì)入口連通，所述壓氣機4的工質(zhì)出口與所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通。
[0026]本實施例中，所述做功機構和所述壓氣機等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)為氦氣。選擇性地，所述做功機構和所述壓氣機等構成的循環(huán)回路中的工質(zhì)也可以選用其他惰性氣體或者氮氣等不會被所述冷卻器降溫冷凝的氣體工質(zhì)。[0027]本實施例中，所述做功機構6可以設為活塞式做功機構61(如圖5所示)，或設為葉輪式做功機構62 (如圖6所示)。所述壓氣機4可以設為活塞式壓氣機41 (如圖6所示)，或設為葉輪式壓氣機42 (如圖5所示)。
[0028]實施例3
如圖7所示的內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其在實施例2的基礎上:所述做功機構6設為葉輪式做功機構62，所述壓氣機4設為葉輪式壓氣機42，所述葉輪式做功機構62對所述葉輪式壓氣機42輸出動力。
[0029]本發(fā)明中，所述做功機構6和所述壓氣機4不限于上述實施例中列舉的具體形式，可以采用任何其它合適的結(jié)構。
[0030]本發(fā)明中，可以獨立的選擇所述做功機構6和所述壓氣機4采用的具體結(jié)構形式，不受上述實施例給出的具體形式的限制，例如，當所述做功機構6設為活塞式做功機構61時，所述壓氣機4可以采用任何形式。
[0031]本發(fā)明的所有設置有所述壓氣機的實施方式中，都可以選擇性地使所述做功機構6對所述壓氣機4輸出動力。
[0032]以上任一實施例具體實施時，可選擇性地設置所述排氣熱交換器2的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、l.0MPa,
1.1MPa、1.2MPa、l.3MPa、l.4MPa、l.5MPa、l.6MPa、l.7MPa、l.8MPa、l.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、
2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa 或大于 2.5MPa。
[0033]以上任一實施例具體實施時，可選擇性地設置所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、L OMPa,
1.1MPa、1.2MPa、l.3MPa、l.4MPa、l.5MPa、l.6MPa、l.7MPa、l.8MPa、l.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、
2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa 或大于 2.5MPa。
[0034]以上任一實施例具體實施時，可選擇性地使所述冷卻水道熱交換器3的被加熱流體的質(zhì)量流和所述排氣熱交換器2的被加熱流體的質(zhì)量流相等。
[0035]顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領域的公知技術和本發(fā)明所公開的技術方案，可以推導出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道(I )、排氣熱交換器(2)和冷卻水道熱交換器(3)，其特征在于:所述內(nèi)燃機冷卻水道(I)經(jīng)循環(huán)水泵(5)與所述冷卻水道熱交換器(3)的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器(3)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通，所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與做功機構(6)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(6)的工質(zhì)出口經(jīng)冷凝冷卻器(71)與液體泵(8)的液體入口連通，所述液體泵(8)的液體出口與所述冷卻水道熱交換器(3)的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通。
2.一種內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機冷卻水道(I)、排氣熱交換器(2)和冷卻水道熱交換器(3)，其特征在于:所述內(nèi)燃機冷卻水道(I)經(jīng)循環(huán)水泵(5)與所述冷卻水道熱交換器(3)的加熱流體通道連通，所述冷卻水道熱交換器(3)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通，所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口與做功機構(6)的工質(zhì)入口連通，所述做功機構(6)的工質(zhì)出口經(jīng)冷卻器(72)與壓氣機(4)的工質(zhì)入口連通，所述壓氣機(4)的工質(zhì)出口與所述冷卻水道熱交換器(3 )的被加熱流體通道的工質(zhì)入口連通。
3.如權利要求1或2所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述做功機構(6)設為活塞式做功機構(61)或設為葉輪式做功機構(62)。
4.如權利要求2所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述壓氣機(4)設為活塞式壓氣機(41)或設為葉輪式壓氣機(42 )。
5.如權利要求2或4所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述做功機構(6)對所述壓氣機(4)輸出動力。
6.如權利要求1或2所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.5MPa。
7.如權利要求1或2所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水道熱交換器(3)的被加熱流體通道的工質(zhì)出口處的承壓能力大于0.5MPa。
8.如權利要求1或2所述內(nèi)燃機余熱雙工質(zhì)動力系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水道熱交換器(3)的被加熱流體的質(zhì)量流和所述排氣熱交換器(2)的被加熱流體的質(zhì)量流相等。
【文檔編號】F02G5/00GK103615338SQ201310553313
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2012年11月12日
【發(fā)明者】靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司