本发明专利技术公开了回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，它涉及压缩制冷技术领域。它的柴油主机一端连接中冷器，另一端连接主机后排气管，主机后排气管连有涡轮增压器，涡轮增压器也与中冷器连接，涡轮增压器连接进气管，涡轮增压器与控制阀二相连，控制阀二连有动力涡轮压缩制冷系统，动力涡轮压缩制冷系统连有热交换器，控制阀一与涡轮增压器并联设置，控制阀三与动力涡轮压缩制冷系统并联设置。本发明专利技术有益效果为：它能够将柴油机的排气余热充分利用，有效回收柴油主机废气能量，在不影响主机功率的情况下，额外输出制冷功率，柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统联合运行后，可提高发动机有效效率，可提高燃油利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压缩制冷
，具体涉及回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置。
技术介绍
近年来，我国渔业发展态势良好。我国农业部渔业局资料显示，截止2014年末，渔船总数106.54万艘，总吨位1070.43万吨，其中机动渔船68.68万艘，总吨位1021.44万吨；非机动渔船37.86万艘，总吨位48.99万吨。渔船用柴油主机功率很大，一般在400kw以上，废气排放热量可观，燃油燃烧后产生的热量只有25％-40％左右排入大气之中，回收利用空间很大，因此，现有柴油机都采用了废气涡轮增压系统以回收废气能量、提高柴油机功率。但是，由于船用柴油机的涡轮增压系统的高效率已导致废热能量的“过剩”，这是因为它的涡轮增压系统不需要发动机排气中的全部能量，如果不能对这部分排气能量加以合理利用，不仅浪费能源，而且还会加剧“温室效应”现象。采取进一步的措施合理回收利用柴油机的排气余热,可达到进一步节能的目的。海洋捕捞业是一个消费燃油的行业。制冷系统是大中型渔船必备设备，渔船制冷保鲜过程中的能源消耗问题成为了近年来的研究热点。目前渔船主要使用敷冰保鲜的方法或者电力驱动压缩制冷方法。敷冰保鲜方法存在大量消耗淡水和能源、作业灵活性差、保鲜时效差等缺点，一艘100吨位的渔船单购置冰块的费用每年就约5-10万元，敷冰保险使渔民的捕渔成本明显升高，已不能适应远洋渔业和保鲜时效的要求。电力驱动压缩制冷方法依靠电力驱动压缩机来实现制冷循环，对依靠柴油发电的渔船来说，存在消耗燃油、动力要求高、设备成本高等缺点，如果能够回收渔船主机的废气能量并用于渔船上的制冷系统，则可以解决渔船冷藏的能量消耗问题，从而实现节能减排的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的、回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，它将柴油主机排气废热作为制冷系统的能量来源，采用动力涡轮作为热能和机械能之间的转换装置，作为制冷压缩机的动力来源，利用动力涡轮回收柴油主机废气能量，用于渔船冷藏制冷。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术采用的技术方案为：它包括柴油主机、主机后排气管、涡轮增压器、控制阀一、控制阀二、动力涡轮压缩制冷系统、热交换器、控制阀三、进气管、中冷器；所述柴油主机一端连接中冷器，另一端连接主机后排气管，主机后排气管连有涡轮增压器，涡轮增压器也与中冷器连接，涡轮增压器连接进气管，涡轮增压器与控制阀二相连，控制阀二连有动力涡轮压缩制冷系统，动力涡轮压缩制冷系统连有热交换器，控制阀一为涡轮增压器的涡轮旁通阀；所述动力涡轮压缩制冷系统包括动力涡轮、动力涡轮输出轴、减速齿轮箱、冷藏室、制冷压缩机、节流阀、冷凝器，动力涡轮一端连接涡轮增压器，另一端通过动力涡轮后排气管连接热交换器，动力涡轮还与动力涡轮输出轴连接，动力涡轮输出轴连接减速齿轮箱，减速齿轮箱连接制冷压缩机，制冷压缩机分别与冷藏室、冷凝器相连，冷藏室和冷凝器的另一端都与节流阀相连，热交换器的一端还与控制阀三连接。柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统采用联合运行方案，以联合运行所输出的功率最大化为目标，根据可利用废气能量的不同，控制废气阀门组的开启时刻，形成两种具体运行方式：串联运行方式和并联运行方式。控制阀一作为涡轮增压器的涡轮旁通阀，目的是保证发动机的进气压力与所需增压压力一致，若在此时发动机处于大负荷工况下，串联系统能够实现整机功率最大化，即曲轴输出功率和动力涡轮回收功率之和最大时，则完全开启控制阀二，关闭控制阀一和控制阀三，实施串联运行方式；若在此时发动机处于中小负荷工况下，并联系统能够实现整机功率最大化，即曲轴输出功率和动力涡轮回收功率之和最大时，则完全开启控制阀三，关闭控制阀二，以适当角度开启控制阀一，实施并联运行方式。在串联运行方案中，空气先经过压气机加压后进入中冷器冷却，然后进入柴油主机中参与燃料燃烧，燃烧后的废气经由主机后排气管流出，先流入到涡轮增压器的涡轮中，推动涡轮旋转做功，回收部分废气能量，保证发动机进气所需的足够的进气量和进气压力，从涡轮增压器流出的废气随后流入动力涡轮中，推动动力涡轮做功，进一步回收能量。在并联运行方案中，燃烧后的废气经由主机后排气管流出，流出后的废气有两个流动通道，第一通道与涡轮增压器的涡轮相连，第二通道与动力涡轮相连，两个流动通道内的气体分配通过调节控制阀一的开启角度来实现，以保证发动机输出功率和动力回收功率之和最大，从而达到最大的经济效益。由动力涡轮回收的能量将通过动力涡轮压缩制冷系统传递到制冷压缩机中，从动力涡轮后出来的废气进一步经过热交换器回收能量，回收的能量用于船上的生活热水、供暖、加热食物、提供洗浴及海水淡化等用途。动力涡轮压缩制冷系统运作时，由动力涡轮回收发动机排气中的能量，通过动力涡轮输出轴将机械能传递给制冷压缩机，采用能够适应船上多工况的螺杆式压缩机，系统工作时，制冷压缩机将冷藏室所产生的低温低压制冷剂R134a蒸汽吸入制冷压缩机内，经制冷压缩机压缩，压力升高到稍大于冷凝器内的压力时，将制冷压缩机内高压制冷剂蒸汽排到冷凝器，在冷凝器内高温高压的制冷剂蒸汽与温度较低的空气进行热交换而冷凝为液态制冷剂，液态制冷剂经节流阀降温后进入冷藏室，在冷藏室内吸收被冷却物体能量后汽化，这样被冷却物体得到冷却且制冷剂蒸汽又被制冷压缩机吸走，完成循环。采用上述结构后，本专利技术有益效果为：它将动力涡轮与制冷压缩机紧密联系起来，可以将部分废气的能量转换成机械能作为驱动船舶制冷系统压缩机的动力，能够进一步将柴油机的排气余热充分利用，进一步有效回收柴油主机废气能量，在不影响主机功率的情况下，额外输出制冷功率，柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统联合运行后，可提高发动机有效效率达5％，可提高燃油利用率达4％，对于节能减排意义重大。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。附图标记说明：柴油主机1、主机后排气管2、涡轮增压器3、控制阀一4、控制阀二5、动力涡轮压缩制冷系统6、动力涡轮7、动力涡轮输出轴8、减速齿轮箱9、冷藏室10、制冷压缩机11、节流阀12、冷凝器13、动力涡轮后排气管14、热交换器15、控制阀三16、进气管17、中冷器18。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包括柴油主机1、主机后排气管2、涡轮增压器3、控制阀一4、控制阀二5、动力涡轮压缩制冷系统6、热交换器15、控制阀三16、进气管17、中冷器18；所述柴油主机1一端连接中冷器18，另一端连接主机后排气管2，主机后排气管2连有涡轮增压器3，涡轮增压器3也与中冷器18连接，涡轮增压器3连接进气管17，涡轮增压器3与控制阀二5相连，控制阀二5连有动力涡轮压缩制冷系统6，动力涡轮压缩制冷系统6连有热交换器15，控制阀一4为涡轮增压器3的涡轮旁通阀；所述动力涡轮压缩制冷系统6包括动力涡轮7、动力涡轮输出轴8、减速齿轮箱9、冷藏室10、制冷压缩机11、节流阀12、冷凝器13，动力涡轮7一端连接涡轮增本文档来自技高网...
【技术保护点】
回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于包括柴油主机(1)、主机后排气管(2)、涡轮增压器(3)、控制阀一(4)、控制阀二(5)、动力涡轮压缩制冷系统(6)、热交换器(15)、控制阀三(16)、进气管(17)、中冷器(18)；所述柴油主机(1)一端连接中冷器(18)，另一端连接主机后排气管(2)，主机后排气管(2)连有涡轮增压器(3)，涡轮增压器(3)也与中冷器(18)连接，涡轮增压器(3)连接进气管(17)，涡轮增压器(3)与控制阀二(5)相连，控制阀二(5)连有动力涡轮压缩制冷系统(6)，动力涡轮压缩制冷系统(6)连有热交换器(15)，控制阀一(4)为涡轮增压器(3)的涡轮旁通阀；所述动力涡轮压缩制冷系统(6)包括动力涡轮(7)、动力涡轮输出轴(8)、减速齿轮箱(9)、冷藏室(10)、制冷压缩机(11)、节流阀(12)、冷凝器(13)，动力涡轮(7)一端连接涡轮增压器(3)，另一端通过动力涡轮后排气管(14)连接热交换器(15)，动力涡轮(7)还与动力涡轮输出轴(8)连接，动力涡轮输出轴(8)连接减速齿轮箱(9)，减速齿轮箱(9)连接制冷压缩机(11)，制冷压缩机(11)分别与冷藏室(10)、冷凝器(13)相连，冷藏室(10)和冷凝器(13)的另一端都与节流阀(12)相连，热交换器(15)的一端还与控制阀三(16)连接。...
【技术特征摘要】
1.回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于包括柴油主机(1)、主机后排气管(2)、涡轮增压器(3)、控制阀一(4)、控制阀二(5)、动力涡轮压缩制冷系统(6)、热交换器(15)、控制阀三(16)、进气管(17)、中冷器(18)；所述柴油主机(1)一端连接中冷器(18)，另一端连接主机后排气管(2)，主机后排气管(2)连有涡轮增压器(3)，涡轮增压器(3)也与中冷器(18)连接，涡轮增压器(3)连接进气管(17)，涡轮增压器(3)与控制阀二(5)相连，控制阀二(5)连有动力涡轮压缩制冷系统(6)，动力涡轮压缩制冷系统(6)连有热交换器(15)，控制阀一(4)为涡轮增压器(3)的涡轮旁通阀；所述动力涡轮压缩制冷系统(6)包括动力涡轮(7)、动力涡轮输出轴(8)、减速齿轮箱(9)、冷藏室(10)、制冷压缩机(11)、节流阀(12)、冷凝器(13)，动力涡轮(7)一端连接涡轮增压器(3)，另一端通过动力涡轮后排气管(14)连接热交换器(15)，动力涡轮(7)还与动力涡轮输出轴(8)连接，动力涡轮输出轴(8)连接减速齿轮箱(9)，减速齿轮箱(9)连接制冷压缩机(11)，制冷压缩机(11)分别与冷藏室(10)、冷凝器(13)相连，冷藏室(10)和冷凝器(13)的另一端都与节流阀(12)相连，热交换器(15)的一端还与控制阀三(16)连接。2.根据权利要求1所述的回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统采用联合运行方案，以联合运行所输出的功率最大化为目标，根据可利用废气能量的不同，控制废气阀门组的开启时刻，形成两种具体运行方式：串联运行方式和并联运行方式；阀门作为涡轮增压器(3)的涡轮旁通阀，目的是保证发动机的进气压力与所需增压压力一致，若在此时发动机处于大负荷工况下，串联系统能够实现整机功率最大化，即曲轴输出功率和动力涡轮回收功率之和最大时，则完全开启控制阀二(5)，关闭控制阀一(4)和控制阀三(16)，实施串联运行方式；若在此时发动机处于中小负...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦岩，杨建国，杨俊杰，沈义涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37
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