本發(fā)明涉及發(fā)動機余熱回收領(lǐng)域，特別涉及一種優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，用有機朗肯循環(huán)回收發(fā)動機余熱的研究和應用已經(jīng)十分廣泛，有單回路回收和雙回路回收兩種，具有回收率高等優(yōu)點。但是大部分的研究并不回收冷卻水的余熱或是假設(shè)冷卻水被完全回收，事實上冷卻水的余熱雖然品級低，但是水量大，可回收的總熱量非常大。如果假設(shè)冷卻水被完全回收，在實際應用中，需要非常大的換熱面積，并不實用。因此，在較小的換熱面積下，運用現(xiàn)有的有機朗肯循環(huán)回收發(fā)動機冷卻水余熱是難以換取出更多的冷卻水熱量的。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)，從而克服現(xiàn)有的有機朗肯循環(huán)回收發(fā)動機冷卻水余熱在較小的換熱面積下難以換取出更多的冷卻水熱量的缺點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)，其中，包括：高溫回路循環(huán)系統(tǒng)，其包括：第一換熱器，發(fā)動機的排氣流經(jīng)該第一換熱器的熱流通道；高溫渦輪，其流體進口與所述第一換熱器的冷流通道的出口連接；第二換熱器，其熱流通道的進口與所述高溫渦輪的流體出口連接；以及高溫泵，其進口與所述第二換熱器的熱流通道的出口連接，且該高溫泵的出口與所述第一換熱器的冷流通道的進口連接；以及低溫回路循環(huán)系統(tǒng)，其包括：第三換熱器，發(fā)動機的冷卻水流經(jīng)該第三換熱器的熱流通道，發(fā)動機的冷卻水添加有納米粒子；該第三換熱器的冷流通道的出口與所述第二換熱器的冷流通道的進口連接；低溫渦輪，其流體進口與所述第二換熱器的冷流通道的出口連接；低溫冷凝器，其進口與所述低溫渦輪的流體出口連接；以及低溫泵，其進口與所述低溫冷凝器的出口連接；且該低溫泵的出口與所述第三換熱器的冷流通道的進口連接；所述高溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的工質(zhì)為水；所述低溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的工質(zhì)為制冷劑。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述低溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的制冷劑為R143a。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述高溫渦輪與一高溫發(fā)電機連接；所述低溫渦輪與一低溫發(fā)電機連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明通過第一換熱器吸收發(fā)動機排氣的余熱并通過第三換熱器吸收發(fā)動機冷卻水的熱量作為動力來驅(qū)動兩個渦輪對外做功，且在發(fā)動機冷卻水中添加納米粒子，形成納米流體，利用納米流體較普通冷卻水高的對流換熱能力，加強第三換熱器中的換熱強度，以實現(xiàn)在相同低溫換熱器換熱面積下，得到更多的換熱量，達到了節(jié)能目的，并提高發(fā)動機效率，推動設(shè)備小型化發(fā)展。

2、本發(fā)明的高溫渦輪和低溫渦輪分別用于驅(qū)動高溫發(fā)電機和低溫發(fā)電機工作，以把熱能轉(zhuǎn)換為電能。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

主要附圖標記說明：

1-第一換熱器，2-發(fā)動機排氣，3-高溫渦輪，4-高溫發(fā)電機，5-第二換熱器，6-高溫泵，7-第三換熱器，8-發(fā)動機冷卻水，9-低溫渦輪，10-低溫發(fā)電機，11-低溫冷凝器，12-低溫泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該優(yōu)化發(fā)動機余熱回收的系統(tǒng)包括高溫回路循環(huán)系統(tǒng)以及低溫回路循環(huán)系統(tǒng)，高溫回路循環(huán)系統(tǒng)包括第一換熱器1、高溫渦輪3、第二換熱器5以及高溫泵6，低溫回路循環(huán)系統(tǒng)包括第三換熱器7、低溫渦輪9、低溫冷凝器11以及低溫泵12。

參考圖1，高溫回路循環(huán)系統(tǒng)中，發(fā)動機排氣2流經(jīng)第一換熱器1的熱流通道，高溫渦輪3的流體進口與第一換熱器1的冷流通道的出口連接，第二換熱器5的熱流通道的進口與高溫渦輪3的流體出口連接，高溫泵6的進口與第二換熱器5的熱流通道的出口連接，且高溫泵6的出口與第一換熱器1的冷流通道的進口連接。高溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的工質(zhì)為水。

繼續(xù)參考圖1，低溫回路循環(huán)系統(tǒng)中，發(fā)動機冷卻水8流經(jīng)第三換熱器7的熱流通道，發(fā)動機冷卻水8添加有納米粒子，第三換熱器7的冷流通道的出口與第二換熱器5的冷流通道的進口連接。低溫渦輪9的流體進口與第二換熱器5的冷流通道的出口連接，低溫冷凝器11的進口與低溫渦輪9的流體出口連接，低溫泵12的進口與低溫冷凝器11的出口連接，且低溫泵12的出口與第三換熱器7的冷流通道的進口連接。低溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的工質(zhì)為制冷劑。優(yōu)選地，低溫回路循環(huán)系統(tǒng)使用的制冷劑為R143a。

本發(fā)明的高溫回路循環(huán)系統(tǒng)和低溫回路循環(huán)系統(tǒng)組成雙回路有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，其工作循環(huán)過程為：

高溫回路循環(huán)系統(tǒng)中，發(fā)動機排氣2進入第一換熱器1的熱流通道后，與從高溫泵6輸送到第一換熱器1的冷流通道的循環(huán)工質(zhì)水進行換熱，發(fā)動機排氣2被水吸收熱量后向外排出，水吸收了發(fā)動機排氣的熱量后形成飽和(或過熱)水蒸汽，水蒸汽進入高溫渦輪3以推動渦輪對外做功，從而實現(xiàn)利用發(fā)動機排氣2的余熱做功。水蒸汽從高溫渦輪3出來到進入第二換熱器5的熱流通道中，并與低溫回路循環(huán)系統(tǒng)中進入到第二換熱器5的冷流通道的制冷劑進行換熱，以重新被冷卻成水，水再重新進入高溫泵6開始新一輪的高溫回路循環(huán)。

低溫回路循環(huán)系統(tǒng)中，制冷劑先經(jīng)過低溫泵12被加壓到蒸發(fā)壓力，然后通入第三換熱器7的冷流通道中與添加了納米粒子的發(fā)動機冷卻水8進行換熱，制冷劑吸收發(fā)動機冷卻水8的熱量，以使發(fā)動機冷卻水被冷卻，吸收了熱量的制冷劑再進入到第二換熱器5的冷流通道中，以與高溫回路循環(huán)系統(tǒng)中的水蒸汽進行換熱，制冷劑通過吸收發(fā)動機冷卻水8和高溫回路循環(huán)系統(tǒng)中的水蒸汽的熱量后形成飽和(或過熱)制冷劑蒸汽，制冷劑蒸汽進入低溫渦輪9中推動渦輪對外做功，以實現(xiàn)利用發(fā)動機冷卻水的熱量來對外做功。從低溫渦輪9排出的制冷劑蒸汽進入到低溫冷凝器11中被冷卻液化，隨后液態(tài)制冷劑進入低溫泵12中開始新一輪的低溫回路循環(huán)。

本發(fā)明通過第一換熱器1吸收發(fā)動機排氣2的余熱并通過第三換熱器7吸收發(fā)動機冷卻水8的熱量作為動力來驅(qū)動兩個渦輪對外做功，且在發(fā)動機冷卻水8中添加納米粒子，以形成納米流體，利用納米流體較普通冷卻水高的對流換熱能力，加強第三換熱器7中的換熱強度，以實現(xiàn)在相同低溫換熱器換熱面積下，得到更多的換熱量，達到了節(jié)能目的，并提高發(fā)動機效率，推動設(shè)備小型化發(fā)展。優(yōu)選地，高溫渦輪3與一高溫發(fā)電機4連接，低溫渦輪9與一低溫發(fā)電機10連接。本發(fā)明的高溫渦輪3和低溫渦輪9分別用于驅(qū)動高溫發(fā)電機4和低溫發(fā)電機10工作，以把熱能轉(zhuǎn)換為電能。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。