热管理回收系统及空调机组和机动车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种热管理回收系统及空调机组和机动车辆，该系统包括：蒸发器，该蒸发器用于对该系统输入能量；热吸收及转换元件，该热吸收及转换元件用于将该系统内的温度或压力转化为机械能或电能输出；增压器，该增压器位于所述热吸收及转换元件的前端，用于将低温低压蒸汽压缩成高温高压蒸汽；余热换热器；该余热换热器设于热吸收及转换元件后端，通过工质的相变蒸发吸热，使工质在余热换热器冷凝端出口温度达到系统设定值；节流膨胀阀一，所述节流膨胀阀位于蒸发器的前端；汽液分离及干燥储液罐，该汽液分离及干燥储液罐用于将冷凝后的工质干燥、分离，并储存工质液使其重新输入系统循环。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空调热管理及机动车辆热管理的余热回收系统及使用该系统的空调机组和机动车辆。
技术介绍
现有的家用空调或者中央空调机组大都采用常规四大部分组成（压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置），同时冷凝器端温度低，直接利用这部分热量转换为电能或机械能的效率低，故蒸发器吸收的热量普遍只能通过冷凝散热器将热能作为废弃能源浪费掉，最多利用热泵原理将浪费的低温热能用于加热冷水用于生活，但这是有很大局限性的，大量的办公室写字楼、公共场所并不需要热水，家庭除非是专用的热泵热水器，一般的空调系统的制冷需求与制热需求不同步，很难满足实际需要。而在机动车辆上，不管是一般的汽车、客车还是高速轨道机车，更不需要热水，因此这部分能量全部处于浪费流失状态。同时，现有机动车辆，其内燃发动机运转时，机体内部最高温度可达1800～2000℃，而燃料热能中仅有30%的能量用于做有用功，约30%的能量通过传导给汽缸冷却液再通过散热器流失，约30%的能量通过废气尾气的形式排出，约10%的能量通过热辐射的形式流失。现有机动车辆的余热回收系统受限于发动机冷却液温度仅为83-93℃左右，同样属于低温废热范围，直接利用热能做功转换为机械能以现有技术的效率低，甚至转换得到的机械能还不够过程中消耗的输入的外部能量多，故最常用的方向仍为直接风冷散热排放或利用余热制冷方向。而吸热式空调比热容小，系统复杂笨重，很难在机动车辆上实用化。故此目前这些用于空调或者机动车辆上的余热回收系统要么存在着散热器庞大笨重，散热风扇耗能大，能量损失大且无能量回收等问题，或者是废热制冷系统复杂，系统自重大，热回收效率低以及发动机停机即不能制冷的问题，很难实用化。而与此同时，现代机动车辆内用电设备越来越多，而目前主流动力电池相比内燃机不但能量密度低重量大，且在一个充放电循环中车载空重大，释放完的电池组将成为空重持续消耗汽车动力，动力效率低。为了克服上述的缺陷，我研制了一种空调热管理及机动车辆热管理的余热回收系统，可以统筹的解决余热回收中面临的能效比小、自重大、系统复杂的问题，是空调行业及机动车辆热管理及能量回收的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的所要解决的技术问题是要提供一种热管理回收系统及空调机组和机动车辆，采用高效热交换器和充分利用工质在不同压力下的相变蒸发温度不同充分利用余热产生高压高温蒸汽驱动热吸收及转换元件做功高效的利用余热发电，特别是利用系统内并联的余热交换器回收循环系统内热能，使系统的整体热转换效率高。而且具有不改变原发电机系统结构，系统本身结构简单，自重轻，容易制造，成本低，余热能量回收率高的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种热管理回收系统，该系统包括：蒸发器，该蒸发器用于对该系统输入能量；热吸收及转换元件，该热吸收及转换元件用于将该系统内的温度或压力转化为机械能或电能输出；增压器，该增压器位于所述热吸收及转换元件的前端，用于将低温低压蒸汽压缩成高温高压蒸汽；余热换热器；该余热换热器设于热吸收及转换元件后端，通过工质的相变蒸发吸热，使工质在余热换热器冷凝端出口温度达到系统设定值；节流膨胀阀一，所述节流膨胀阀位于蒸发器的前端；汽液分离及干燥储液罐，该汽液分离及干燥储液罐用于将冷凝后的工质干燥、分离，并储存工质液使其重新输入系统循环。于本专利技术一个或多个实施例中，它还包括节流膨胀阀二和低压蒸发器，所述节流膨胀阀二连接于汽液分离及干燥储液罐的输出端和低压蒸发器的输入端之间。于本专利技术一个或多个实施例中，它还包括单向阀一和单向阀二，所述单向阀一连接于蒸发器和混流器之间，所述单向阀二连接于低压蒸发器的和所述混流器之间。于本专利技术一个或多个实施例中，所述热吸收及转换元件包括透平膨胀机及与所述透平膨胀机同轴联结的发电机。于本专利技术一个或多个实施例中，所述热吸收及转换元件为多个，它们相串联，所述热吸收及转换元件为膨胀透平机或蜗轮透平机或汽轮透平机或半导体热电转换器。于本专利技术一个或多个实施例中，它还包括冷凝器，其并联于所述余热换热器和汽液分离及干燥储液罐之间的管道。同一构思下，本专利技术还提供一种应用上述方案中热管理回收系统的空调机组。同一构思下，本专利技术还提供一种机动车辆，它包括上述方案中的热管理回收系统,所述增压器的前端设有尾气换热器或气缸套散热交换器或主电机散热交换器。同一构思下，本专利技术还提供一种热管理回收系统，它包括循环路径，所述循环路径上依次设有透平机组、节能彭胀阀、余热换热器、三向阀、冷凝器和汽液分离及干燥储液罐，所述汽液分离及干燥储液罐分为三条支路汇集于混流器，所述混流器的输出端连接增压器，所述增压器连接所述透平机组以形成循环；所述三条支路分别连接第一支路径、第二支路径和第三支路径；所述第一支路径上依次连接液体泵一、气缸套管散热器或主电机散热套、减压蜗轮、单向阀三、所述混流器；所述第二支路径上依次连接液体泵二、三向阀一、低温车辆室内加热器、低压蒸发器、加压蜗轮、单向阀二、所述混流器；所述第三支路径连接单向阀一，所述单向一连接所述混流器。同一构思下，本专利技术还提供一种机动车辆，它包括上述方案中热管理回收系统，所述增压器与所述透平机组之间连接有中压蒸发器，中压蒸发器连接尾气换热器。本专利技术同
技术介绍
相比所产生的有益效果：本专利技术采用了上述技术方案，本系统基于压缩式制冷技术的基础上，将原空调机组制冷回路上的冷凝散热器模块取消，取代的是一个热吸收及转换元件和与蒸发器并联的余热交换器，当前优化的热吸收及转换元件为增压膨胀透平机，通过膨胀机做功部件在高温高压的工质蒸汽的高速冲击或者膨胀做功下旋转运动，并带动发电机线圈运动做功并对外输出电能，而高温高压工质蒸汽在经过膨胀透平机做功后温度和压力均得到释放，工质剩余余热再次进入独特的与循环回路中主蒸发器并联的余热换热器，通过换热器蒸发端液态工质的相变成为低压蒸汽再次被吸收热量，使工质再次降温降压并冷凝为液态进入干燥储液罐内保存，系统通过两个受控的节流膨胀阀，分别从汽液分离及干燥储液罐内抽取定量工质液输送于本系统的主蒸发器内吸热蒸发和余热蒸发器内吸收膨胀做功后的工质携带的剩余热量，并经过混流后被加压器，优化的为工质压缩机加压为高温高压的工质蒸汽再次进入膨胀透平机内做功输出电能并完成系统的再循环。当透平膨胀机输出的电能所消耗的能量与系统内从外部输入的能量总和减去系统固有的能量损失相平衡时，系统达到稳定和最大能量输出和余热回收最大化状态，如有扰动，短期有过多的能量输入系统，则系统会通过一个可控的三向阀，将经过余热交换器后依然过热的工质导入备用散热器内对外发散热能保护系统平衡。在所述空调热管理及机动车辆热管理的余热回收系统内，可以在主蒸发器外并联或串联多个其他散热源的热交换器，引入更多的散热源，通过膨胀透平机转换为电能提供给用户使用。在机动车辆上，因为内燃机燃烧做功或者纯电动机车主驱动电机在高负载下产生的废热温度更高，能量密度更大，作为比空调蒸发器更优质的热源，其通过将对应的换热器串联于本系统空调主蒸发器之后可以有效的提高系统工质的温度和压力，有效提高能量转换效率。通过本系统，在机动车辆上可以高效的吸收转换因燃料燃烧通过热和废气的形式流失的大部分能量，并高效的转换为机械能用于发电并用于机动车辆上用电设备使用。在此过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管理回收系统，其特征在于，该系统包括：蒸发器，该蒸发器用于对该系统输入能量；热吸收及转换元件，该热吸收及转换元件用于将该系统内的温度或压力转化为机械能或电能输出；增压器，该增压器位于所述热吸收及转换元件的前端，用于将低温低压蒸汽压缩成高温高压蒸汽；余热换热器；该余热换热器设于热吸收及转换元件后端，通过工质的相变蒸发吸热，使工质在余热换热器冷凝端出口温度达到系统设定值；节流膨胀阀一，所述节流膨胀阀位于蒸发器的前端；汽液分离及干燥储液罐，该汽液分离及干燥储液罐用于将冷凝后的工质干燥、分离，并储存工质液使其重新输入系统循环。

【技术特征摘要】
1.一种热管理回收系统，其特征在于，该系统包括：蒸发器，该蒸发器用于对该系统输入能量；热吸收及转换元件，该热吸收及转换元件用于将该系统内的温度或压力转化为机械能或电能输出；增压器，该增压器位于所述热吸收及转换元件的前端，用于将低温低压蒸汽压缩成高温高压蒸汽；余热换热器；该余热换热器设于热吸收及转换元件后端，通过工质的相变蒸发吸热，使工质在余热换热器冷凝端出口温度达到系统设定值；节流膨胀阀一，所述节流膨胀阀位于蒸发器的前端；汽液分离及干燥储液罐，该汽液分离及干燥储液罐用于将冷凝后的工质干燥、分离，并储存工质液使其重新输入系统循环。2.根据权利要求1所述的热管理回收系统，其特征在于：它还包括节流膨胀阀二和低压蒸发器，所述节流膨胀阀二连接于汽液分离及干燥储液罐的输出端和低压蒸发器的输入端之间。3.根据权利要求2所述的热管理回收系统，其特征在于：它还包括单向阀一和单向阀二，所述单向阀一连接于蒸发器和混流器之间，所述单向阀二连接于低压蒸发器的和所述混流器之间。4.根据权利要求3所述的热管理回收系统，其特征在于：所述热吸收及转换元件包括透平膨胀机及与所述透平膨胀机同轴联结的发电机。5.根据权利要求3所述的热管理回收系统，其特征在于：所述热吸收及转换元件为多个，它们相串联，所述热吸收及转换元件为膨胀透...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵白桦，
申请(专利权)人：赵白桦，
类型：发明
国别省市：广东;44