基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，包括有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和對(duì)其有機(jī)工質(zhì)的冷卻結(jié)構(gòu)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括蒸發(fā)器（1），渦旋膨脹機(jī)（2），發(fā)電機(jī)（3），冷凝器（4），離心工質(zhì)泵（5）；蒸發(fā)器（1）、渦旋膨脹機(jī)（2）、冷凝器（4）和離心工質(zhì)泵（5）之間經(jīng)金屬軟管串聯(lián)在一起形成一個(gè)循環(huán)通路；有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括冷卻水泵（6），冷卻水管路（7），散熱片（8），散熱風(fēng)扇（9），發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括散熱片（8）、散熱風(fēng)扇（9）和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵（10），各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接，渦旋膨脹機(jī)（2）同軸連接有發(fā)電機(jī)（3），回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與其有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)經(jīng)冷凝器（4）連接。
【專利說(shuō)明】
基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于低溫節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域，具體基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻技術(shù)。【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全球氣候的問(wèn)題日益嚴(yán)重，不可再生資源日益短缺，因此，節(jié)能、減排、工業(yè)余熱的再度回收利用技術(shù)已成為當(dāng)今世界各國(guó)研究的重要課題之一。 而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常采用內(nèi)燃機(jī)作為汽車的直接動(dòng)力來(lái)源，將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的動(dòng)能，提高對(duì)燃油的充分利用率，可大大改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能。據(jù)相關(guān)研究表明，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)中。如果能將這部分能量得到回收利用，一方面可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率，節(jié)省能源的消耗，另一方面降低了發(fā)動(dòng)機(jī)做功時(shí)的散熱耗能，改善了環(huán)境質(zhì)量，減緩全球氣溫變暖的趨勢(shì)。
[0003]有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，簡(jiǎn)稱0RC)是以低沸點(diǎn)的有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)，主要由蒸發(fā)器(換熱器)、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)栗四大部分組成。有機(jī)朗肯循環(huán)的工作原理是液體有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收余熱流中的熱量，蒸發(fā)生成一定壓力和溫度的工質(zhì)蒸汽，蒸汽進(jìn)入渦旋膨脹機(jī)，帶動(dòng)膨脹機(jī)動(dòng)渦盤(pán)做功，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電。從膨脹機(jī)排出的蒸汽進(jìn)入冷凝器，由冷卻水對(duì)其降溫成液態(tài)狀，經(jīng)工質(zhì)栗重新回到蒸發(fā)器，如此不斷的循環(huán)下去，將0RC應(yīng)用于低溫余熱回收是研究已久的課題，現(xiàn)已將其應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收中。
[0004]就目前而言，在回收利用車輛發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中，大多只是對(duì)尾氣采取利用，而忽略了對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)中有機(jī)工質(zhì)的降溫處理，其存在的缺點(diǎn)就是:(1)現(xiàn)有的車用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)對(duì)于膨脹機(jī)輸出的低溫氣體狀有機(jī)工質(zhì)，對(duì)冷凝器中冷卻水的來(lái)源沒(méi)有注明，若是增加一個(gè)冷卻系統(tǒng)裝置，就會(huì)增加車輛的負(fù)重；(2 )汽車底盤(pán)空間不夠充分，能提供給有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的安裝空間極其有限，從而影響汽車性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于有機(jī)朗肯循環(huán)的車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置。給有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)在不增加冷卻系統(tǒng)的情況下，利用發(fā)動(dòng)機(jī)本身的冷卻系統(tǒng)，為低溫氣體狀的有機(jī)工質(zhì)冷卻提供了一種手段。
[0006]本實(shí)用新型是基于有機(jī)朗肯循環(huán)的車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，包括有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和對(duì)其有機(jī)工質(zhì)的冷卻結(jié)構(gòu)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括蒸發(fā)器1，渦旋膨脹機(jī)2,發(fā)電機(jī)3,冷凝器4,離心工質(zhì)栗5;蒸發(fā)器1、渦旋膨脹機(jī)2、冷凝器4和離心工質(zhì)栗5之間經(jīng)金屬軟管串聯(lián)在一起形成一個(gè)循環(huán)通路;有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括冷卻水栗6,冷卻水管路7,散熱片8,散熱風(fēng)扇9,各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接形成一個(gè)循環(huán)通路;發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括散熱片8、散熱風(fēng)扇9和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水栗10,各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接，渦旋膨脹機(jī)2同軸連接有發(fā)電機(jī)3，回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與其有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)經(jīng)冷凝器4連接;冷凝器4有四個(gè)端口，第一端A1為工質(zhì)輸出口，與離心工質(zhì)栗 5的進(jìn)口連接，第二端A2為工質(zhì)輸入口，與渦旋膨脹機(jī)2的出氣口連接，第三端A3為有機(jī)工質(zhì)冷卻水的輸出口，第四端A4為有機(jī)工質(zhì)冷卻水的輸入口，接入有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:采用有機(jī)物代替低蒸發(fā)點(diǎn)的水作為循環(huán)的工作介質(zhì)，提高有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的余熱回收效率;利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，對(duì)渦旋膨脹機(jī)排出的低溫氣體進(jìn)行冷卻降溫，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，不會(huì)占用車輛有限的底盤(pán)空間?！靖綀D說(shuō)明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型中冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖，附圖標(biāo)記及對(duì)應(yīng)名稱為:蒸發(fā)器1，渦旋膨脹機(jī)2,發(fā)電機(jī)3,冷凝器4,工質(zhì)栗5,冷卻水栗6,冷卻水管路7，散熱片8，散熱風(fēng)扇9，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水栗10，發(fā)動(dòng)機(jī)11，第一端A1，第二端A2，第三端A3，第四端A4?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是基于有機(jī)朗肯循環(huán)的車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，包括有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和對(duì)其有機(jī)工質(zhì)的冷卻結(jié)構(gòu)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括蒸發(fā)器1， 渦旋膨脹機(jī)2,發(fā)電機(jī)3,冷凝器4,離心工質(zhì)栗5;蒸發(fā)器1、渦旋膨脹機(jī)2、冷凝器4和離心工質(zhì)栗5之間經(jīng)金屬軟管串聯(lián)在一起形成一個(gè)循環(huán)通路;有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括冷卻水栗6,冷卻水管路7,散熱片8,散熱風(fēng)扇9,各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接形成一個(gè)循環(huán)通路;發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括散熱片8、散熱風(fēng)扇9和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水栗10,各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接，渦旋膨脹機(jī)2同軸連接有發(fā)電機(jī)3,回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與其有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)經(jīng)冷凝器4連接;冷凝器4有四個(gè)端口，第一端A1為工質(zhì)輸出口，與離心工質(zhì)栗5的進(jìn)口連接，第二端A2為工質(zhì)輸入口，與渦旋膨脹機(jī)2的出氣口連接，第三端A3為有機(jī)工質(zhì)冷卻水的輸出口，第四端A4為有機(jī)工質(zhì)冷卻水的輸入口，接入有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)。
[0010]本實(shí)用新型是基于有機(jī)朗肯循環(huán)的車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1所示，其中包括蒸發(fā)器1，渦旋膨脹機(jī)2,發(fā)電機(jī)3,冷凝器4,工質(zhì)栗5,冷卻水栗6,冷卻水管路7，散熱片8，散熱風(fēng)扇9，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水栗10，發(fā)動(dòng)機(jī)11，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣出口 12。其特征在于: 所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收利用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器1、渦旋膨脹機(jī)2、冷凝器4和離心工質(zhì)栗5四大部件，各個(gè)部件之間由金屬軟管串聯(lián)形成一個(gè)循環(huán)通路;膨脹機(jī)4同軸連接有發(fā)電機(jī)3;回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與其有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)經(jīng)冷凝器4連接，冷凝器4的A1端連接工質(zhì)栗5的進(jìn)口，A2端連接膨脹機(jī)出氣口，A3端和A4端接入有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)。
[0011]根據(jù)以上所述的基于有機(jī)朗肯循環(huán)的車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，冷凝器4采用水冷式。
[0012]冷卻系統(tǒng)米用與發(fā)動(dòng)機(jī)原有的冷卻系統(tǒng)并聯(lián)的方式，由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻工質(zhì)。
[0013]回收發(fā)電機(jī)尾氣余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)采用有機(jī)物作為循環(huán)的工作介質(zhì)。
[0014]本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程如下:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，由汽缸所排出的高溫廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器1，并加熱換熱器，最后經(jīng)蒸發(fā)器出口排出廢氣；與此同時(shí)，有機(jī)朗肯循環(huán)中，工質(zhì)栗將高壓液態(tài)狀有機(jī)工質(zhì)送入蒸發(fā)器1吸熱并蒸發(fā)成高溫高壓蒸汽之后進(jìn)入渦旋膨脹機(jī)2帶動(dòng)動(dòng)渦盤(pán)做功，通過(guò)主軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)3發(fā)電。膨脹機(jī)2出氣口排出的低溫氣態(tài)狀有機(jī)工質(zhì)通過(guò)冷凝器進(jìn)口進(jìn)入冷凝器4，同時(shí)，冷卻水栗6將冷卻水送入冷凝器4進(jìn)行冷卻，之后，冷卻水在冷卻水栗6的作用下，通過(guò)A3端口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)， 由散熱片8和散熱風(fēng)扇9散熱，再進(jìn)入下一次冷卻，以此形成循環(huán)冷卻。而有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過(guò)冷卻水冷卻后由工質(zhì)栗送入下一次循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，包括有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)和對(duì)其有機(jī)工 質(zhì)的冷卻結(jié)構(gòu)，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括蒸發(fā)器(1)，渦旋膨脹機(jī)(2)，發(fā)電機(jī)(3)，冷凝 器(4)，離心工質(zhì)栗(5);蒸發(fā)器(1)、渦旋膨脹機(jī)(2)、冷凝器(4)和離心工質(zhì)栗(5)之間經(jīng)金 屬軟管串聯(lián)在一起形成一個(gè)循環(huán)通路;有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括冷卻水栗(6)，冷卻 水管路(7)，散熱片(8)，散熱風(fēng)扇(9)，各部件之間由冷卻水管串聯(lián)連接形成一個(gè)循環(huán)通路； 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括散熱片(8)、散熱風(fēng)扇(9)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水栗(10)，各部件之 間由冷卻水管串聯(lián)連接，渦旋膨脹機(jī)(2)同軸連接有發(fā)電機(jī)(3)，其特征在于:回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾 氣的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)與其有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)經(jīng)冷凝器(4)連接;冷凝器(4)有四個(gè)端 口，第一端(A1)為工質(zhì)輸出口，與離心工質(zhì)栗(5)的進(jìn)口連接，第二端(A2)為工質(zhì)輸入口，與 渦旋膨脹機(jī)(2)的出氣口連接，第三端(A3)為有機(jī)工質(zhì)冷卻水的輸出口，第四端(A4)為有機(jī) 工質(zhì)冷卻水的輸入口，接入有機(jī)工質(zhì)的冷卻系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:冷凝 器(4)采用水冷式。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:冷卻 系統(tǒng)米用與發(fā)動(dòng)機(jī)原有的冷卻系統(tǒng)并聯(lián)的方式，由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻工質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于有機(jī)朗肯循環(huán)車用發(fā)電系統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:回收 發(fā)電機(jī)尾氣余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)采用有機(jī)物作為循環(huán)的工作介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】F01C13/00GK205591989SQ201620337167
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】彭斌, 李要紅, 趙生顯, 朱永軍, 張朋成
【申請(qǐng)人】蘭州理工大學(xué)