CN114812006B - 废热回收-制冷循环***及具有其的冷藏车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废热回收‑制冷循环***及具有其的冷藏车，废热回收‑制冷循环***包括：第一循环***，包括第一蒸发器、连接于所述第一蒸发器的出口的膨胀机、接于所述膨胀机的出口的冷凝器、连接于所述冷凝器的出口与所述第一蒸发器的入口之间的冷媒泵；第二循环***，包括压缩机、连接于所述压缩机的出口的所述膨胀机、接于所述膨胀机的出口的所述冷凝器、连接于所述冷凝器的出口的膨胀阀、连接于所述膨胀阀的出口与所述压缩机的入口之间的第二蒸发器。所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器，减少了一个冷凝器的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
Description
技术领域
本发明涉及废热利用技术领域，具体涉及一种废热回收-制冷循环***及具有其的冷藏车。
背景技术
朗肯循环***是一种常见的废热利用***，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和冷媒泵四大部分；工作原理为：冷媒泵将循环冷媒以一定的压力输入蒸发器，循环冷媒通过蒸发器获取的废热加热蒸发，变成高温高压的饱和气体，饱和气体推动膨胀机做功，经过膨胀机膨胀后的循环冷媒变为低压气态，进入冷凝器中冷凝成液态的循环冷媒，液态的循环冷媒又回到电动冷媒泵，形成循环。
制冷循环***包括通过管道循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
现有技术中，朗肯循环***、制冷***为两个独立的***；通常通过膨胀机做功带动发电机发电，发动机给压缩机供电，维持制冷循环***正常工作；废热通过朗肯循环转化为电能，电能再带动压缩机工作，借此将两个***联系在一起，整个***庞大成本高，且废热利用率低。
有鉴于此，有必要提供一种改进的废热回收-制冷循环***及具有其的冷藏车，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废热回收-制冷循环***及具有其的冷藏车。
为解决上述技术问题之一，本发明采用如下技术方案：
一种废热回收-制冷循环***，包括：
第一循环***，包括第一蒸发器、连接于所述第一蒸发器的出口的膨胀机、接于所述膨胀机的出口的冷凝器、连接于所述冷凝器的出口与所述第一蒸发器的入口之间的冷媒泵；
第二循环***，包括压缩机、连接于所述压缩机的出口的所述膨胀机、接于所述膨胀机的出口的所述冷凝器、连接于所述冷凝器的出口的膨胀阀、连接于所述膨胀阀的出口与所述压缩机的入口之间的第二蒸发器。
一种废热回收-制冷循环***，包括：
第一循环***，包括第一蒸发器、连接于所述第一蒸发器的出口的膨胀机、接于所述膨胀机的出口的冷凝器、连接于所述冷凝器的出口与所述第一蒸发器的入口之间的冷媒泵；
第二循环***，包括压缩机、连接于所述压缩机的出口的所述膨胀机、接于所述膨胀机的出口的所述冷凝器、连接于所述冷凝器的出口的所述冷媒泵、连接于所述冷媒泵的出口的膨胀阀、连接于所述膨胀阀的出口与所述压缩机的入口之间的第二蒸发器。
一种废热回收-制冷循环***，包括：
第一循环***，包括第一蒸发器、连接于所述第一蒸发器的出口的膨胀机、接于所述膨胀机的出口的冷凝器、连接于所述冷凝器的出口与所述第一蒸发器的入口之间的冷媒泵；
第二循环***，包括压缩机、连接于所述压缩机的出口的所述冷凝器、连接于所述冷凝器的出口的所述冷媒泵、连接于所述冷媒泵的出口的膨胀阀、连接于所述膨胀阀的出口与所述压缩机的入口之间的第二蒸发器。
进一步地，所述废热回收-制冷循环***还包括连接于所述第一循环回路和/或第二循环回路中的视液镜。
进一步地，所述视液镜连接于所述冷凝器与所述冷媒泵之间。
进一步地，所述废热回收-制冷循环***还包括换热器，所述换热器包括第一流体通路、第二流体通路，所述第一流体通路串联于所述膨胀机出口与所述冷凝器入口之间；所述第二流体通路连接于所述冷媒泵出口与所述蒸发器入口之间。
进一步地，所述换热器为板式换热器或微通道换热器。
进一步地，所述膨胀机与所述压缩机通过连轴器连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述压缩机与所述发电机电性连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述压缩机与所述蓄电池通过控制器连接。
进一步地，所述膨胀机与所述冷媒泵通过联轴器连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述冷媒泵与所述发电机电性连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述冷媒泵与所述蓄电池通过控制器连接。
进一步地，所述废热回收-制冷循环***还包括用以给所述冷凝器散热的风机，所述风机通过联轴器连接于所述膨胀机；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述风机与所述发电机电性连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述风机与所述蓄电池通过控制器连接。
一种冷藏车，包括冷藏箱、上述任意一种废热回收-制冷循环***，所述废热回收-制冷循环***的第一蒸发器与冷藏车的废热源热传导连接，第二蒸发器给所述冷藏箱供冷。
本发明的有益效果是：本发明中，第一循环***的膨胀机和冷媒泵中的至少一个与冷凝器串联于第二循环的压缩机和膨胀阀之间，所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器，减少了一个冷凝器的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
附图说明
图1为本发明实施例的废热回收-制冷循环***示意图；
图2为本发明实施例的废热回收-制冷循环***示意图；
图3为本发明实施例的废热回收-制冷循环***示意图；
图4为本发明实施例的废热回收-制冷循环***示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
如图1～图4所示，为本发明一较佳实施例的废热回收-制冷循环***100，其包括第一循环***和第二循环***。
所述第一循环***包括第一蒸发器1、连接于所述第一蒸发器1的出口的膨胀机2、接于所述膨胀机2的出口的冷凝器3、连接于所述冷凝器3的出口与所述第一蒸发器1的入口之间的冷媒泵4。其工作原理为：冷媒泵4将冷媒以一定的压力输入第一蒸发器1，冷媒通过第一蒸发器1获取的废热加热蒸发，变成高温高压的饱和气体，饱和气体推动膨胀机2做功，经过膨胀机2膨胀后的冷媒变为低压气态，进入冷凝器3中冷凝成液态的冷媒，液态的冷媒又回到冷媒泵4，形成循环。
第二循环***为制冷***，通常由压缩机5、冷凝单元、膨胀阀6和第二蒸发器5构成循环回路。所述第二循环***的工作原理为：压缩机5把冷媒由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝单元冷凝成中温高压的液体，经膨胀阀6节流后，则成为低温低压的液体，低温低压的液体送入第二蒸发器7，在第二蒸发器7中吸热蒸发而成为低温低压的蒸汽，再次输送进压缩机5，从而完成制冷循环。
发明人在研究中发现，所述压缩机5的出口出来的高温高压的冷媒蒸气通过冷凝单元向外散热，该部分热量白白浪费掉了。
因此，本发明将所述压缩机5的出口连接于所述膨胀机2的入口。从压缩机5出来的高温高压的气态冷媒进入到膨胀机2做功，充分利用该部分能量。
具体地，请参考图1所示，所述第二循环***包括压缩机5、连接于所述压缩机5的出口的所述膨胀机2、接于所述膨胀机2的出口的所述冷凝器3、连接于所述冷凝器3的出口的膨胀阀6、连接于所述膨胀阀6的出口与所述压缩机5的入口之间的第二蒸发器7。
本实施例中，所述第一循环***的所述膨胀机2和所述冷凝器3连接于第二循环***的压缩机5和膨胀阀6之间。所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器3，减少了一个冷凝器3的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
所述冷媒能够适用于朗肯循环的工况和制冷循环的工况，包括但不限于R134A。
从压缩机5出来的高温高压的气态冷媒、从第一蒸发器1出来的高温高压的气态冷媒合流一起进入到膨胀机2做功，保证膨胀机2工作需要的高压；同时，从压缩机5出来的气态冷媒需要降温，其经过所述膨胀机2后再进入冷凝器3，充分利用了高温高压气态冷媒的能量，提高了整个***的能量利用率。
发明人在进一步研究中发现，在如图1和图2所示的实施例中，所述冷媒经过膨胀机2做功后，压力损失，再经过冷凝器后出来的冷媒压力较低，若直接进入到膨胀阀6，则影响第二循环***的制冷效率及***循环的稳定性。
因此，本发明将冷凝器3出来的低压冷媒先经过冷媒泵4增压后，再通过膨胀阀6回到第二蒸发器7，保证第二循环***的稳定运行和制冷效率。
具体地，请参考图2所示，所述第二循环***包括压缩机5、连接于所述压缩机5的出口的所述膨胀机2、接于所述膨胀机2的出口的所述冷凝器3、连接于所述冷凝器3的出口的冷媒泵4、连接于所述冷媒泵4的出口的膨胀阀6、连接于所述膨胀阀6的出口与所述压缩机5的入口之间的第二蒸发器7。
本发明中，所述第一循环***的所述膨胀机2、所述冷凝器3和所述冷媒泵4连接于第二循环***的压缩机5和膨胀阀6之间。所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器3，减少了一个冷凝器3的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
所述第一蒸发器1的入口、所述膨胀阀6的入口并联于所述冷媒泵4的出口，从冷凝器3的出口出来的低压液态冷媒经过冷媒泵4增压后，再分流回到所述第一循环***和所述第二循环***。经过所述冷媒泵4增压后的低温高压的液体冷媒进入到膨胀阀6，能够保证所述第二循环***的稳定运行，不影响第二循环***的制冷效率。
另外，发明人在进一步研究中发现，若将压缩机5的出口和膨胀机2的出口并联于冷凝器3的入口处，膨胀机2的出口的冷媒压力比压缩机5的出口的冷媒压力低，同样会使得经过冷凝器后出来的冷媒压力较低，若直接进入到膨胀阀6，则影响第二循环***的制冷效率及***循环的稳定性。
请参考图3所示，所述第二循环***包括压缩机5、连接于所述压缩机5的出口的所述冷凝器3、连接于所述冷凝器3的出口的冷媒泵4、连接于所述冷媒泵4的出口的膨胀阀6、连接于所述膨胀阀6的出口与所述压缩机5的入口之间的第二蒸发器7。
本实施例中，所述第一循环***的所述冷凝器3和所述冷媒泵4连接于第二循环***的压缩机5和膨胀阀6之间。所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器3，减少了一个冷凝器3的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
所述第一蒸发器1的入口、所述膨胀阀6的入口并联于所述冷媒泵4的出口，从冷凝器3的出口出来的低压液态冷媒经过冷媒泵4增压后，再分流回到所述第一循环***和所述第二循环***。经过所述冷媒泵4增压后的低温高压的液体冷媒进入到膨胀阀6，能够保证所述第二循环***的稳定运行，不影响第二循环***的制冷效率。
进一步地，基于上述任意一种实施例，所述废热回收-制冷循环***100还包括连接于所述第一循环回路和/或第二循环回路中的视液镜8，用以观察冷媒的量，低于下线时，及时补加冷媒，保证两个***的稳定运行。
优选地，所述视液镜8连接于所述冷凝器3与所述冷媒泵4之间，该位置处的冷媒为低压低温液态，相对其他位置处的冷媒其液面受温度和压力的影响小，且该位置处便于补充冷媒。
进一步地，基于上述任意一种实施例，所述废热回收-制冷循环***100还包括换热器9，所述换热器9包括第一流体通路、第二流体通路，所述第一流体通路串联于所述膨胀机2出口与所述冷凝器3入口之间；所述第二流体通路连接于所述冷媒泵4出口与所述蒸发器入口之间。两个管段中的冷媒进行热交换，第一流体通路中的冷媒给第二流体通路中的冷媒加热，可以弥补废热源的热量不足，保证第一蒸发器1产生高温高压的气体，同时也降低了冷凝器3的热负荷，提高了能量利用率和***输出效率。
优选地，所述换热器9为板式换热器或微通道换热器，换热热阻小。
进一步地,基于上述任意一种实施例，所述废热回收-制冷循环***100还包括连接于所述冷媒泵4与第一蒸发器1之间的单向阀14，防止冷媒倒流。
另外，基于上述任意一种实施例，本发明的压缩机5通过所述膨胀机2提供动力，无需消耗外部电源。
具体地，本发明的所述膨胀机2与所述压缩机5通过连轴器13连接，所述膨胀机2输出机械能直接带动所述压缩机5工作，无中间结构转换，能量损失小。
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机2的发电机11，所述压缩机5与所述发电机11电性连接。
或，如图4所示，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机2的发电机11、与所述发电机11电性连接的蓄电池111，所述压缩机5与所述蓄电池111通过控制器12连接。在废热较多，所述膨胀机2的输出功大于所述压缩机5需要的功率时，发电机11发电，并将电储存于蓄电池111内；在废热量不足时，第一蒸发器1内的冷媒形成的高温高压的气态冷媒量少，无法驱动所述膨胀机2做功，或所述膨胀机2的输出功不能满足压缩机5的需要时，控制器12控制蓄电池111给压缩机5供电，保证第二循环***的运行。
基于上述任意一种实施例，本发明的冷媒泵4通过所述膨胀机2提供动力，无需消耗外部电源。
具体地，所述膨胀机2与所述冷媒泵4通过连轴器13连接，冷媒泵4不需要用电源，该第一循环***实质为无泵第一循环***。
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器13连接于所述膨胀机2的发电机11，所述冷媒泵4与所述发电机11电性连接；
或，如图4所示，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器13连接于所述膨胀机的发电机11、与所述发电机11电性连接的蓄电池111，所述冷媒泵4与所述蓄电池111通过控制器12连接。在废热较多，所述膨胀机2的输出功大于所述冷媒泵4需要的功率时，发电机11发电，并将电储存于蓄电池111内；在废热量不足时，第一蒸发器1内的冷媒形成的高温高压的气态冷媒量少，无法驱动所述膨胀机2做功，或所述膨胀机2的输出功不能满足冷媒泵4的需要时，控制器12控制蓄电池111给冷媒泵4供电，保证第一循环***的运行。
进一步地，基于上述任意一种实施例，所述废热回收-制冷循环***100还包括用以给所述冷凝器3散热的风机10，提高散热速度，进而提高***运行效果。所述风机10通过连轴器13连接于所述膨胀机2，由膨胀机2直接带动工作。或，所述废热回收-制冷循环***100还包括通过连轴器13连接于所述膨胀机2的发电机11，所述风机10与所述发电机11电性连接。或，如图4所示，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器13连接于所述膨胀机的发电机11、与所述发电机11电性连接的蓄电池111，所述风机10与所述蓄电池111通过控制器12连接。在废热较多，所述膨胀机2的输出功大于所述冷媒泵4需要的功率时，发电机11发电，并将电储存于蓄电池111内；在废热量不足时，第一蒸发器1内的冷媒形成的高温高压的气态冷媒量少，无法驱动所述膨胀机2做功，或所述膨胀机2的输出功不能满足风机10的需要时，控制器12控制蓄电池111给冷媒泵4供电，保证风机10的运行。
另外，所述蓄电池还可以给电磁阀等无法由膨胀机2通过连轴器13带动工作的需电元件供电。在***运行初期，例如，冷藏车刚刚启动时，废热不足，则无法产生足量的高温高压气体，无法带动整个***运行时，所述蓄电池给需电元件供电，推动***运行。
一具体实施例中，膨胀机2与发电机11、冷媒泵4、压缩机5均通过连轴器13联动形成一个独立完整的***有利于能量转换过程中的损耗，提高了热能利用率。同时，发电机11与蓄电池111电性连接，冷媒泵4、压缩机5、风机10均通过控制器12与蓄电池111电性连接。
本发明还提供一种冷藏车，包括冷藏箱15和上述任意一种所述废热回收-制冷循环***100，该***的第一蒸发器1与冷藏车的废热源热传导连接，第二蒸发器7给所述冷藏箱15供冷。当第二蒸发器7通过风扇驱动空气循环给冷藏箱15供冷时，通过上述所述发电机11或蓄电池给所述风扇供电。
进一步地，所述冷藏车还包括蓄冷组件，当冷藏箱15内的温度达到要求无需制冷时，所述废热回收-制冷循环***100给蓄冷装置供冷，将冷链存储在蓄冷装置内在停车无废热时，通过蓄冷组件给冷藏箱15供冷，延长冷藏时间。
据文献资料查证燃油车发动机燃油燃烧所做的功只有百分之三十转换为动力，其余发动机转换成热能，要通过水冷或风冷的形式排除发动机产生的多余热量。所述第一蒸发器1从该热源处获取热量，通过膨胀机2做功带动第二循环***工作，给冷藏箱15供冷，因此无需耗电耗油即可满足冷藏车的冷量需求。
具体地，冷藏车在运输过程中，发动机会产生大量的废热，因此可通过废热回收-制冷循环***100收集废热，并将废热转化为制冷循环的动力，为冷藏箱15提供冷量，既可持续对冷藏箱15供冷，保证冷藏效果，还可减少废热排放，降低对环境的危害，同时无需使用冷藏车本身的电能，降低能耗。当然也可以从排气管取热。
综上所述，本发明中，第一循环***的膨胀机2和冷媒泵4中的至少一个与冷凝器3串联于第二循环的压缩机5和膨胀阀6之间，所述第一循环***和所述第二循环***共用同一冷凝器3，减少了一个冷凝器3的成本，且两个***共用同一冷媒，减少了冷媒用量。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种废热回收-制冷循环***，其特征在于，包括：
第一循环***，包括第一蒸发器、连接于所述第一蒸发器的出口的膨胀机、接于所述膨胀机的出口的冷凝器、连接于所述冷凝器的出口与所述第一蒸发器的入口之间的冷媒泵；
第二循环***，包括压缩机、连接于所述压缩机的出口的所述膨胀机、接于所述膨胀机的出口的所述冷凝器、连接于所述冷凝器的出口的所述冷媒泵、连接于所述冷媒泵的出口的膨胀阀、连接于所述膨胀阀的出口与所述压缩机的入口之间的第二蒸发器。
2.根据权利要求1所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于：所述废热回收-制冷循环***还包括连接于所述第一循环回路和/或第二循环回路中的视液镜，所述视液镜连接于冷媒为低压低温液态的位置处。
3.根据权利要求2所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于：所述视液镜连接于所述冷凝器与所述冷媒泵之间，和/或所述废热回收-制冷循环***还包括连接于所述冷媒泵与第一蒸发器之间的单向阀。
4.根据权利要求1所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于，所述废热回收-制冷循环***还包括换热器，所述换热器包括第一流体通路、第二流体通路，所述第一流体通路串联于所述膨胀机出口与所述冷凝器入口之间；所述第二流体通路连接于所述冷媒泵出口与所述蒸发器入口之间。
5.根据权利要求4所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于，所述换热器为板式换热器或微通道换热器。
6.根据权利要求1所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于，所述膨胀机与所述压缩机通过连轴器连接；
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述压缩机与所述发电机电性连接；
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述压缩机与所述蓄电池通过控制器连接。
7.根据权利要求1所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于，
所述膨胀机与所述冷媒泵通过联轴器连接；
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述冷媒泵与所述发电机电性连接；
或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述冷媒泵与所述蓄电池通过控制器连接。
8.根据权利要求1所述的废热回收-制冷循环***，其特征在于，所述废热回收-制冷循环***还包括用以给所述冷凝器散热的风机，所述风机通过联轴器连接于所述膨胀机；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机，所述风机与所述发电机电性连接；或，所述废热回收-制冷循环***还包括通过联轴器连接于所述膨胀机的发电机、与所述发电机电性连接的蓄电池，所述风机与所述蓄电池通过控制器连接。
9.一种冷藏车，包括冷藏箱，其特征在于，所述冷藏车还包括权利要求1~8任意一项所述的废热回收-制冷循环***，所述废热回收-制冷循环***的第一蒸发器与冷藏车的废热源热传导连接，第二蒸发器给所述冷藏箱供冷。
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