CN112046246A - 一种节能型重型卡车制冷*** - Google Patents

一种节能型重型卡车制冷*** Download PDF

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杨涵
杨春信
陶斐
张兴娟
王超
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Abstract

本发明公开了一种节能型重型卡车制冷***，属汽车环境控制***技术领域。***完成了节能与制冷两个功能。***通过对发动机尾气进行余热回收，使动力涡轮做功带动发电机发电，一部分电带动工质泵工作，另一部分电输入电动机，减少电动机对车载电源的需求。同时***供气采用两级增压，冷却涡轮驱动二级压气机，可降低一级压气机的增压比，且充分利用了冷却涡轮的输出功，无需额外供电。并且通过***热力计算，进一步说明了该一种节能型重型卡车制冷***的可行性。

Description

一种节能型重型卡车制冷***
技术领域
本发明涉及一种节能型重型卡车制冷***，属汽车环境控制***技术领域。
背景技术
目前无论是汽油机还是柴油机，发动机输出有用功仅占燃料燃烧总能量的1/3左右，剩余2/3包括不完全燃烧所引起的热量损失，以及被冷却水、润滑油和尾气带走的废热。燃料燃烧总能量的有效利用率很低，为了节约能源、提高能源利用率，可以对废热进行加以利用，特别是尾气带走的这部分热量，温度较高，具有较大的利用潜力。
现有余热回收***包括涡轮增压器、利用发动机余热取暖或制冷、朗肯循环发电等。这些利用方式各有其局限性，目前应用比较广泛的是基于有机朗肯循环的热力***。本发明在基于有机朗肯循环余热回收的基础上，进一步将余热回收***与制冷***结合，提出一种节能型重型卡车制冷***。
发明内容
本发明提供一种节能型重型卡车制冷***。
本发明所采用的技术方案有：一种节能型重型卡车制冷***，由蒸汽冷凝器、工质泵、蒸发器、动力涡轮完成对发动机尾气的余热回收，使动力涡轮输出功带动发电机发电，电能供给电动机，电动机带动一级压气机进行工作，使环境空气依次经过一级压气机、初级热交换器、二级压气机、次级热交换器、回热器、空气冷凝器、水分离器、回热器、冷却涡轮、空气冷凝器进行调温调压，然后供往驾驶室进行制冷，以此实现节能和制冷两个功能。
一种节能型重型卡车制冷***的优点在于：
(1)动力涡轮做功带动发电机发电，一部分电用于带动工质泵工作，另一部分电输入电动机，减少电动机对车载电源的需求，实现节能；
(2)冷却涡轮与二级压气机同轴，二级压气机利用冷却涡轮输出的全部功，无需额外供电，实现节能；
(3)***供气采用两级增压，冷却涡轮驱动二级压气机，可降低一级压气机的增压比，同时充分利用了冷却涡轮的输出功。
附图说明
图1为本发明一种节能型重型卡车制冷***的结构示意图，图中编号与器件的对应关系如表1所示。
表1一种节能型重型卡车制冷***编号与器件对应关系
Figure BDA0002679431100000021
具体实施方式
结合图1说明***的工作过程：
蒸汽冷凝器1、工质泵2、蒸发器3、动力涡轮4采用有机工质；一级压气机7、初级热交换器8、二级压气机9、次级热交换器10、回热器11、空气冷凝器12、水分离器13、冷却涡轮14采用工质为环境空气16。
工质泵2将液态有机工质压入蒸发器3，然后有机工质在蒸发器3中从发动机尾气17吸收热量，生成具有一定压力和温度的有机工质蒸汽，有机工质蒸汽进入动力涡轮4，驱动动力涡轮4做功带动发电机5发电，一部分电用于带动工质泵2工作，另一部分电输入电动机6。从动力涡轮4排出的蒸汽在蒸汽冷凝器1中冷却，凝结成液态，最后借助工质泵2重新返回到蒸发器3，如此不断地循环，利用发动机尾气所携带的余热进行发电。电能供给电动机6后，电动机6驱动一级压气机7进行工作，环境空气16被一级压气机7压缩后经过初级热交换器8热边，气流降温后进入二级压气机9再次增压，后流入次级热交换器10热边降温，然后气流通过回热器11热边、空气冷凝器12热边再次降温，通过水分离器13除去空气中的部分水分后，再经过回热器11冷边，在冷却涡轮14中膨胀降温，输出的功用于驱动二级压气机9，降温后的空气最后通过空气冷凝器12冷边，温度升高后供往驾驶室进行制冷。从水分离器分离出来的水分通过喷嘴15喷向冲压空气18，增强其换热能力。初级热交换器8和次级热交换器10的冷边采用冲压空气18，冲压空气18流入次级热交换器10进行换热后，再流入初级热交换器8进行换热。
为了说明该一种节能型重型卡车制冷***的可行性，下面通过具体热力计算对本发明作进一步的说明。有机工质采用R245fa，表2为计算工况的相关参数。
表2一种节能型重型卡车制冷***计算工况设置
Figure BDA0002679431100000031
***热力计算结果如表3和表4所示：
表3一种节能型重型卡车制冷***各工况点热力计算结果
Figure BDA0002679431100000032
表4一种节能型重型卡车制冷***热力计算结果
Figure BDA0002679431100000041
由表2、表3和表4可知，采用本专利所提出的一种节能型重型卡车制冷***，对145kW的发动机尾气废热进行回收利用，可使工质空气的温度由35℃降至5.4℃，并回收11.81kW的能量，成功实现了节能和制冷两个功能。

Claims (4)

1.一种节能型重型卡车制冷***，由蒸汽冷凝器、工质泵、蒸发器、动力涡轮完成对发动机尾气的余热回收，使动力涡轮输出功带动发电机发电，电能供给电动机，电动机带动一级压气机进行工作，使环境空气依次经过一级压气机、初级热交换器、二级压气机、次级热交换器、回热器、空气冷凝器、水分离器、回热器、冷却涡轮、空气冷凝器进行调温调压，然后供往驾驶室进行制冷，以此实现节能和制冷两个功能。
2.根据权利要求1所述的一种节能型重型卡车制冷***，其特征在于：动力涡轮做功带动发电机发电，一部分电用于带动工质泵工作，另一部分电输入电动机，减少电动机对车载电源的需求，实现节能。
3.根据权利要求1所述的一种节能型重型卡车制冷***，其特征在于：冷却涡轮与二级压气机同轴，二级压气机利用冷却涡轮输出的全部功，无需额外供电，实现节能。
4.根据权利要求1所述的一种节能型重型卡车制冷***，其特征在于：***供气采用两级增压，冷却涡轮驱动二级压气机，可降低一级压气机的增压比，同时充分利用了冷却涡轮的输出功。
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DE29816787U1 (de) * 1998-09-18 2000-01-27 WAECO-Wähning & Co GmbH, 48282 Emsdetten Verdampfungskühlanordnung für Frischdienst-Fahrzeuge mit kombinierter Fahr- und Standkühlung
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