一种双分流型车用余热回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双分流型车用余热回收系统，包括：控制终端、内燃机、缸套水加热器、废气合流阀、废气加热器Ⅰ、废气分流阀、工质合流阀、膨胀机、废气加热器Ⅱ、回热器、工质分流阀、冷凝器、工质泵、储液罐、废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计、缸套水温度传感器。系统利用温度传感器和流量计监测热源状态并输入控制终端，当余热能状态变化时，控制终端输出控制信号至分流阀，对工质和废气进行协同分流调节，实现系统对双余热能的完全回收，增强系统的运行柔性，提升系统的做功能力；废气分流构型可降低废气加热器废气侧的压降，减小内燃机背压上升对其燃油经济性的负面影响，提升系统整体性能。统整体性能。统整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双分流型车用余热回收系统


[0001]本专利技术属于热力循环技术，具体涉及一种双分流型车用余热回收系统，适用于对变热量比、变温度的内燃机余热能进行回收。

技术介绍

[0002]在“碳中和、碳达峰”背景下，基于底循环的内燃机余热回收技术因其具有回收效率高、布置灵活等优点而受到广泛关注。在移动式运输载具中，对内燃机余热回收系统具有严苛要求。首先，运输载具中的内燃机余热具有瞬变脉动特性，平均1
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2秒完成一次峰值转换，常规的单支路、串联型底循环在多变热源环境中无法实现较高的双热源回收率，与热源匹配性不佳，运行柔性受到限制；此外，运输载具空间狭小，且内燃机燃油经济性对载具整体重量较敏感，即100kg重量增加导致约0.7L的燃油消耗增长，故基于多泵、多膨胀机的底循环余热回收技术在应用层面受到限制；最后，余热回收系统中废气加热器的废气侧压降会导致内燃机背压升高，对内燃机性能具有负面影响，即0.01MPa的汽油机背压升高导致约2％的油耗率增长，而常规底循环技术采用单一废气加热器或串联型废气加热器，导致余热回收系统实际节油效果较差。

技术实现思路

[0003]针对以上背景和技术现状，着眼于小型化设计、运行柔性提升以及废气压降降低的技术需求，本专利技术提出了一种双分流型车用余热回收系统，适用于对变热量比、变温度的内燃机双余热进行回收，同时降低废气换热器中废气侧压降对内燃机性能造成的负面影响，进而提升余热回收系统在变热源环境中的整体性能。
[0004]本专利技术提出的一种双分流型车用余热回收系统，包括控制终端、内燃机、缸套水加热器、废气合流阀、废气加热器Ⅰ、废气分流阀、工质合流阀、膨胀机、废气加热器Ⅱ、回热器、工质分流阀、冷凝器、工质泵、储液罐、废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计和缸套水温度传感器。
[0005]所述储液罐的底部出口连接至所述工质泵的进口，所述工质泵的出口连接至所述工质分流阀的进口；所述工质分流阀的第一出口a连接至所述缸套水加热器的工质侧进口，所述缸套水加热器的工质侧出口连接至所述废气加热器Ⅰ的工质侧进口，所述废气加热器Ⅰ的工质侧出口连接至所述工质合流阀的第一进口c；所述工质分流阀的第二出口b连接至所述回热器的低温工质侧进口，所述回热器的低温工质侧出口连接至所述废气加热器Ⅱ的工质侧进口，所述废气加热器Ⅱ的工质侧出口连接至所述工质合流阀的第二进口d；所述工质合流阀的出口连接至所述膨胀机的进口，所述膨胀机的出口连接至所述回热器的高温工质侧进口，所述回热器的高温工质侧出口连接至所述冷凝器的工质侧进口，所述冷凝器的工质侧出口连接至所述储液罐的顶部入口；所述内燃机的废气出口连接至所述废气分流阀的入口，所述废气分流阀的第一出口e连接至所述废气加热器Ⅰ的烟气侧进口，所述废气加热器Ⅰ的烟气侧出口连接至所述废气合流阀的第二入口h，所述废气分流阀的第二出口f连接
至所述废气加热器Ⅱ的烟气侧进口，所述废气加热器Ⅱ的烟气侧出口连接至所述废气合流阀的第一入口g；所述内燃机的缸套水出口连接至所述缸套水加热器的缸套水侧入口，所述缸套水加热器的缸套水侧出口连接至所述内燃机的缸套水入口；所述缸套水温度传感器设置于所述内燃机的缸套水流出侧，所述缸套水流量计设置于所述内燃机的缸套水流入侧，所述废气温度传感器和废气流量计设置于所述内燃机的废气流出侧；所述控制终端通过控制信号线路连接至所述工质分流阀和废气分流阀，所述控制终端通过监测信号线路连接至所述废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计和缸套水温度传感器。
[0006]进一步地，当所述内燃机流出的缸套水、废气的状态不变时，工作工程如下：
[0007]所述储液罐中储存液态有机工质，工质流出所述储液罐后进入所述工质泵加压至低温高压状态，由所述工质分流阀分流两路，其中一路经所述缸套水加热器、废气加热器Ⅰ由所述内燃机的缸套水和部分废气梯级加热，另外一路经所述回热器、废气加热器Ⅱ由流出所述膨胀机的工质乏气和所述内燃机的部分废气梯级加热，两路工质经所述工质合流阀汇合后进入所述膨胀机做功，高温低压的工质乏气经所述回热器的高温工质侧向所述回热器的低温侧工质传递余热，低温低压的工质乏气进入所述冷凝器冷凝至饱和液态或过冷态后，经所述储液罐顶部流入所述储液罐；所述内燃机流出的废气经所述废气分流阀分流两路，其中一路流入所述废气加热器Ⅰ，另外一路流入所述废气加热器Ⅱ，两路废气流出所述废气加热器Ⅰ和所述废气加热器Ⅱ后经所述废气合流阀汇合后排出；所述控制终端通过监测信号线路获取所述废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计和缸套水温度传感器采集的热源状态数据，通过控制信号线路将控制信号施加至被控设备，即所述废气分流阀、工质分流阀，被控设备状态通过控制信号线路反馈至所述控制终端。
[0008]进一步地，当所述内燃机流出的缸套水、废气的状态变化时，工作工程如下：
[0009]所述废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计和缸套水温度传感器将采集的热源状态变化传递至所述控制终端，所述控制终端输出控制信号对所述工质分流阀、废气分流阀的开度进行控制，改变工质分流比和废气分流比。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0011]1.本专利技术可对工质和废气进行大范围流量比协同调节，可有效匹配内燃机多变双余热能，提升系统运行柔性和做功能力；
[0012]2.本专利技术基于单泵、单膨胀机，结构紧凑，适用于移动式运输载具；
[0013]3.本专利技术设置两个并联型废气加热器，可有效降低内燃机排气背压，减小余热回收系统对内燃机性能的负面影响；
附图说明
[0014]图1是本专利技术双分流型车用余热回收系统构成及原理图。
[0015]图中，1
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控制终端、2
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内燃机、3
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缸套水加热器、4
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废气合流阀、5
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废气加热器Ⅰ、6
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废气分流阀、7
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工质合流阀、8
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膨胀机、9
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废气加热器Ⅱ、10
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回热器、11
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工质分流阀、12
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冷凝器、13
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工质泵、14
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储液罐、15
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废气流量计、16
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废气温度传感器、17
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缸套水流量计、18
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缸套水温度传感器、a
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工质分流阀的第一出口、b
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工质分流阀的第二出口、c
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工质合流阀的第一进口、d
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工质合流阀的第二进口、e
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废气分流阀的第一出口、f
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废气分流阀的第二出口、g
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废气合流阀的第一入口、h
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废气合流阀的第二入口。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双分流型车用余热回收系统，其特征在于，包括控制终端、内燃机、缸套水加热器、废气合流阀、废气加热器Ⅰ、废气分流阀、工质合流阀、膨胀机、废气加热器Ⅱ、回热器、工质分流阀、冷凝器、工质泵、储液罐、废气流量计、废气温度传感器、缸套水流量计和缸套水温度传感器；所述储液罐的底部出口连接至所述工质泵的进口，所述工质泵的出口连接至所述工质分流阀的进口；所述工质分流阀的第一出口(a)连接至所述缸套水加热器的工质侧进口，所述缸套水加热器的工质侧出口连接至所述废气加热器Ⅰ的工质侧进口，所述废气加热器Ⅰ的工质侧出口连接至所述工质合流阀的第一进口(c)；所述工质分流阀的第二出口(b)连接至所述回热器的低温工质侧进口，所述回热器的低温工质侧出口连接至所述废气加热器Ⅱ的工质侧进口，所述废气加热器Ⅱ的工质侧出口连接至所述工质合流阀的第二进口(d)；所述工质合流阀的出口连接至所述膨胀机的进口，所述膨胀机的出口连接至所述回热器的高温工质侧进口，所述回热器的高温工质侧出口连接至所述冷凝器的工质侧进口，所述冷凝器的工质侧出口连接至所述储液罐的顶部入口；所述内燃机的废气出口连接至所述废气分流阀的入口，所述废气分流阀的第一出口(e)连接至所述废气加热器Ⅰ的烟气侧进口，所述废气加热器Ⅰ的烟气侧出口连接至所述废气合流阀的第二入口(h)，所述废气分流阀的第二出口(f)连接至所述废气加热器Ⅱ的烟气侧进口，所述废气加热器Ⅱ的烟气侧出口连接至所述废气合流阀的第一入口(g)；所述内燃机的缸套水出口连接至所述缸套水加热器的缸套水侧入口，所述缸套水加热器的缸套水侧出口连接至所述内燃机的缸套水入口；所述缸套水温度传感器设置于所述内燃机的缸套水流出侧，所述缸套水流量计设置于所述内燃机的缸套水流入侧，所述废气温度传感器和废气流量计设置于所述内燃机的废气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：石凌峰，卢博闻，舒歌群，田华，王轩，张美妍，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：