一种带双回热器的车用余热回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带双回热器的车用余热回收系统，包括发动机以及工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器、第一回热器、第二回热器和预热器；蒸发器的热源进口与发动机的排气管连通，预热器与发动机的冷却水进出口连通；工质泵与第一回热器有机工质第一入口连通，第一回热器有机工质第一出口与预热器的工质进口连通，预热器的工质出口与第二回热器有机工质第三入口连通，第二回热器有机工质第三出口与蒸发器连通，膨胀机的工质出口与第二回热器有机工质第四入口连通，第二回热器有机工质第四出口与第一回热器有机工质第二入口连通，第一回热器有机工质第二出口与冷凝器连通。本实用新型专利技术可同时回收两种余热，结构简单便于维护且换热效率高。

A vehicle waste heat recovery system with double regenerators

【技术实现步骤摘要】
一种带双回热器的车用余热回收系统
本技术属于有机朗肯循环
，尤其是涉及一种用于同时回收发动机尾气余热和冷却水余热的带双回热器的车用余热回收系统。
技术介绍
从发动机的能源平衡来看，输出的有效功率一般只占燃料燃烧总热量的30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)，除了不到10％用于克服摩擦等功率损耗之外，其余的余热能量主要通过排气(200-700℃)和冷却介质(冷却水、机油散热等，85-120℃)被排放到大气中。因此将发动机的余热能量高效转化再利用是提高总能效率，降低油耗和减少污染物排放的一个有效途径。各大车企普遍选用朗肯循环作为其发动机余热回收的基本方案，而如何提高车用朗肯循环的余热回收效率是目前研究的方向。目前，一部分车用余热回收系统包含一条传统有机朗肯循环，只能回收发动机尾气余热，系统的输出功率和热效率较低；另一部分车用余热回收系统虽然能同时回收发动机尾气余热和冷却水余热，但是包含两套有机朗肯循环，且分流支路较多，结构较为复杂，不便于车载运输和维护。
技术实现思路
旨在克服上述现有技术中存在的不足，本技术解决的技术问题是，提出了一种简单便于维护且换热效率高的带双回热器的车用余热回收系统，可同时回收两种余热。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是，提供一种带双回热器的车用余热回收系统，包括发动机以及首尾依次循环相连的工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器；所述蒸发器的热源进口与所述发动机的排气管连通，其特征在于，还包括第一回热器、第二回热器和预热器；所述预热器的热源进口与所述发动机的冷却水出口连通，所述预热器的热源出口与所述发动机的冷却水进口连通；所述第一回热器包括有机工质第一入口、有机工质第一出口、有机工质第二入口和有机工质第二出口；所述第二回热器包括有机工质第三入口、有机工质第三出口、有机工质第四入口和有机工质第四出口；所述工质泵的工质出口与所述有机工质第一入口连通，所述有机工质第一出口与所述预热器的工质进口连通，所述预热器的工质出口与所述有机工质第三入口连通，所述有机工质第三出口与所述蒸发器的工质进口连通，所述膨胀机的工质出口与所述有机工质第四入口连通，所述有机工质第四出口与所述有机工质第二入口连通，所述有机工质第二出口与所述冷凝器的工质进口连通。优选地，所述车用余热回收系统还包括储液罐，所述储液罐中储存有以备工质循环使用的有机工质；所述储液罐的进口与所述冷凝器的工质出口相连通，所述储液罐的出口与所述工质泵的工质进口相连通。优选地，所述有机工质为五氟丙烷。优选地，所述车用余热回收系统还包括与所述膨胀机同轴连接的发电机。优选地，所述膨胀机为向心透平膨胀机。优选地，所述冷凝器为水冷式冷凝器。采用了上述技术方案后，本技术的有益效果是：本技术的带双回热器的车用余热回收系统，除了包括传统有机朗肯循环四大部件(工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器)外，还增加了预热器，和两个回热器；借助两个回热器可以确保预热器充分回收冷却水的余热，蒸发器充分回收发动机尾气的余热；合理利用回热器内同种工质的换热方式来降低冷凝器的热负荷，提高了整个系统的输出功率和热效率。而且，本技术仅有一套有机工质循环管路，即整个系统没有分流支路；成本低廉、结构简单，便于车载运输、控制和维护。附图说明图1是本技术第一种实施例的结构原理图；图2是本技术第二种实施例的结构原理图；图中:1-蒸发器，2-膨胀机，3-冷凝器，4-工质泵，5-第一回热器，6-第二回热器，7-预热器，8-发动机，9-储液罐，10-发电机。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。实施例一：有机朗肯循环简称ORC，是以低费点有机物为工质的朗肯循环。如图1所示，一种带双回热器的车用余热回收系统，包括首尾依次循环相连的工质泵4、蒸发器1、膨胀机2和冷凝器3；这四大部件在本实施例中的布置与在传统有机朗肯循环中的布置相同，在此不做赘述。除四大部件外还包括第一回热器5(利用不同状态的同一种有机工质进行换热)、第二回热器6和预热器7；蒸发器1的热源进口与发动机8的排气管连通；预热器7的热源进口与发动机8的冷却水出口连通，预热器7的热源出口与发动机8的冷却水进口连通。其中第一回热器5包括四个端口，即有机工质第一入口、有机工质第一出口、有机工质第二入口和有机工质第二出口；第二回热器6也包括四个端口即有机工质第三入口、有机工质第三出口、有机工质第四入口和有机工质第四出口；工质泵4的工质出口与第一回热器5的有机工质第一入口连通，第一回热器5的有机工质第一出口与预热器7的工质进口连通，预热器7的工质出口与第二回热器6的有机工质第三入口连通，第二回热器6的有机工质第三出口与蒸发器1的工质进口连通，膨胀机2的工质出口与第二回热器6的有机工质第四入口连通，第二回热器6的有机工质第四出口与第一回热器5的有机工质第二入口连通，第一回热器5的有机工质第二出口与冷凝器3的工质进口连通。其中，膨胀机2和发电机10同轴并且通过法兰连接在一起；本施例中的膨胀机2为向心透平膨胀机(也可以是活塞式膨胀机或其他类型膨胀机)。冷凝器3为风冷式冷凝器(也可以是水冷式冷凝器)。本实施例的具体工作过程为：发动机经SCR处理后的尾气进入蒸发器1，发动机8的冷却水进入预热器7中。液态有机工质通过工质泵4加压后通过第一回热器5的有机工质第一入口进入第一回热器5中换热，经加热后的液态有机工质通过第一回热器5有机工质第一出口进入预热器7内并从预热器7内的冷却水中吸收热量，带有一定温度的液态有机工质通过第二回热器6的有机工质第三入口进入第二回热器6中换热，经再次加热后的液态有机工质通过第二回热器6的有机工质第三出口进入蒸发器1内并从并从蒸发器1内的高温尾气中吸收热量，生成饱和蒸汽或过热蒸汽，蒸汽进入膨胀机2膨胀做功，从而带动发电机10工作；从膨胀机2排出的仍具有高温的乏汽(蒸汽)通过第二回热器6有机工质第四入口进入第二回热器6中，将热量传递给即将进入蒸发器1中的有机工质(预热器7出来后进入第二回热器6中的液态有机工质)，从第二回热器6有机工质第四出口流出的仍具有高温的气态有机工质人通过第一回热器5的有机工质第二入口进入第一回热器5中，将热量传递给即将进入预热器17的有机工质(工质泵4加压出来后进入第一回热器6中的液态有机工质)，从第一回热器5的有机工质第二出口的低温气态有机工质进入冷凝器3中并将热量释放给冷凝器3中的冷却介质空气，再次生成液态有机工质，进入工质泵4进行下一次循环。实施例二：本实施例与上述实施例一的不同之处在于：为了确保有机工质的供应，本实施例的带双回热器的车用余热回收系统还增设了储液罐9，储液罐9中储存有有机工质；储液罐9的进口与冷凝器3的工质出口相连通，储液罐9的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带双回热器的车用余热回收系统，包括发动机以及首尾依次循环相连的工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器；所述蒸发器的热源进口与所述发动机的排气管连通，其特征在于，还包括第一回热器、第二回热器和预热器；/n所述预热器的热源进口与所述发动机的冷却水出口连通，所述预热器的热源出口与所述发动机的冷却水进口连通；/n所述第一回热器包括有机工质第一入口、有机工质第一出口、有机工质第二入口和有机工质第二出口；所述第二回热器包括有机工质第三入口、有机工质第三出口、有机工质第四入口和有机工质第四出口；/n所述工质泵的工质出口与所述有机工质第一入口连通，所述有机工质第一出口与所述预热器的工质进口连通，所述预热器的工质出口与所述有机工质第三入口连通，所述有机工质第三出口与所述蒸发器的工质进口连通，所述膨胀机的工质出口与所述有机工质第四入口连通，所述有机工质第四出口与所述有机工质第二入口连通，所述有机工质第二出口与所述冷凝器的工质进口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种带双回热器的车用余热回收系统，包括发动机以及首尾依次循环相连的工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器；所述蒸发器的热源进口与所述发动机的排气管连通，其特征在于，还包括第一回热器、第二回热器和预热器；
所述预热器的热源进口与所述发动机的冷却水出口连通，所述预热器的热源出口与所述发动机的冷却水进口连通；
所述第一回热器包括有机工质第一入口、有机工质第一出口、有机工质第二入口和有机工质第二出口；所述第二回热器包括有机工质第三入口、有机工质第三出口、有机工质第四入口和有机工质第四出口；
所述工质泵的工质出口与所述有机工质第一入口连通，所述有机工质第一出口与所述预热器的工质进口连通，所述预热器的工质出口与所述有机工质第三入口连通，所述有机工质第三出口与所述蒸发器的工质进口连通，所述膨胀机的工质出口与所述有机工质第四入口连通，所述有机工质第四出口与所述有机工质第二入口连通，所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，隋博，孔祥花，文志永，陈火雷，王培伦，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37