CN1967092A - 内燃机尾气余热制冷机组 - Google Patents

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王瑜
董西贵
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董占忠
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Abstract

一种内燃机尾气余热制冷机组，它包括热源采集装置、发生器、制冷介质输送管路、冷却装置、换热装置及自动控制***；热源采集装置包括尾气切换装置、输烟管、容烟箱及布烟器，柱状的发生器主体为一合金异形型管，合金异型管的内外壁设计有竖向的换热翅片；发生器中部的柱芯与发生器内壁间填充有吸附剂及制冷剂；制冷介质输送管路包括止回阀、调节阀、制冷介质输送管路、储液罐、蒸发器；冷却装置包括水泵、输水管路及电磁阀；换热装置包括风机和冷媒水输送管路。本机组十分节能，同时，环境无污染。另外，能实现稳定的连续制冷，工作周期短、效率高、制冷量大。

Description

内燃机尾气余热制冷机组
                               技术领域
本发明涉及一种可广泛应用于以内燃机为动力的设备的制冷、空调装置，如轮船、机车、汽车等的制冷设备，尤其涉及一种利用内燃机尾气余热进行吸附式制冷、空调的内燃机尾气余热制冷机组。
                               背景技术
随着世界常规能源消耗的剧增和地球环境的日益恶化，使得人们越来越重视能源的节约和环境的保护，国际上1985年的《维也纳保护臭氧层公约》、1990年的《蒙特利尔议定书》修正案、以及1992年的“哥本哈根修订案”等国际性公约、法规的限制，使得氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)的替代问题日趋紧迫。吸附式制冷技术适应了当今能源和环境协调发展的要求。它可以采用低能量密度的太阳能以及废热驱动，不仅对能源的紧张供应起到减缓作用，而且不使用氯氟烃类制冷剂，无CFCs问题，也无温室效应，是21世纪替代CFCs压缩式制冷的绿色制冷方法之一。但这技术多年来一直停留在实验室中试阶段，始终未走向产品化市场化。
                               发明内容
本发明的目的是提供一种不使用氯氟烃类制冷剂，无CFCs问题，也无温室效应，节能环保的内燃机尾气余热制冷机组。
为实现上述发明目的，采用的技术方案如下：
一种内燃机尾气余热制冷机组，其特点是：它包括热源采集装置、发生器、制冷介质输送管路、冷却装置、换热装置及自动控制***；热源采集装置包括尾气切换装置、输烟管、容烟箱及布烟器，输烟管与内燃机的尾气排放管相通，两只容烟箱分别与两只输烟管联通，两容烟箱里各装有一个布烟器；尾气切换装置为三只蝶阀，一只在尾气排放管通路上，位于输烟管联接口的后方，另外两只蝶阀位于两只输烟管通路上，蝶阀的开闭由自动控制***控制；发生器为封闭的柱状体，柱状的发生器主体为一合金异型管，合金异型管的内外壁设计有竖向的换热翅片；发生器中部为一网状柱芯，柱芯与发生器内壁间填充有吸附剂及制冷剂，发生器上还连接有制冷介质输送管路；制冷介质输送管路包括止回阀、调节阀、制冷剂输送管、储液罐、蒸发器，制冷管路输送管路由发生器出发经过止回阀、冷凝器进入储液罐，然后经过调节阀后进入蒸发器，在制冷剂经换热装置吸热后，制冷剂输送管最后经止回阀与制冷剂输送管的起始端联通；冷却装置包括水泵、输水管路及电磁阀，输水管路分别位于容烟箱两侧，水泵位于输水管路的一端，电磁阀位于输水管路上，它由自动控制***控制；换热装置为风机和冷媒水输送管路。
在上述方案中，发生器合金金异型管外壁上的换热翅片呈顺时针方向螺旋，内壁上的换热翅片逆时针方向螺旋，管束采用符合空气动力学的梅花形排列。
在上述方案中，制冷剂采用氨，吸附采用氯化钙。
在上述方案中，对发生器冷却的冷却装置采用下进、上出溢水式强制冷却。
在上述方案中，冷却介质输送管路所有连接法兰均采用凹凸槽结构并加装密封垫片。
在上述方案中，制冷介质输送管路上的调节阀为机械式压力自动控制的节流调压阀。
发明采用内燃机尾气对发生器直接加热方式，使发生器内的制冷剂、吸附剂络合物中的制冷剂以气态方式脱附出来，经冷凝器冷却变为液态进入储液罐，液态制冷剂经调节阀气化进入蒸发器吸收热量制冷，蒸发器通过冷媒介质循环将冷能输送到风机，再通过风机交换将冷能送到制冷室，同时将热带回蒸发器。从蒸发器出来的气体制冷剂通过止回阀回到另一组发生器，被发生器中的吸附剂吸附形成新的制冷剂、吸附剂络合物，完成制冷周期。
两个容烟箱中的发生器是轮流工作的，当一个发生器由内燃机尾气进行加热时，由冷却装置将冷却水打入容烟箱中对另一个发生器实行冷却降温；降温后再由内燃机尾气进行加热，同时，第一个发生器由冷却装置进行冷却降温，这一切都是自动控制***通过控制尾气切换装置中的蝶阀和冷却***中的电磁阀来实现的。
每一个发生器在受热导致制冷剂脱附及冷却导致制冷剂吸附时都会产生压力，由于止回阀的作用，制冷剂在制冷介质输送管路中作单向运动。
本发明采用氨-氯化钙吸附制冷工质，且制冷剂在管路中自动循环，其能源仅依靠内燃机尾气的余热，不额外消耗燃油或影响内燃机动力，十分节能。同时，其工作介质对环境无污染也很环保。另外，通过自动控制***控制多发生器轮流作业能实现稳定的连续制冷，采用溢水式强制冷却方式工作周期短、效率高、制冷量大。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
                               附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中发生器的结构示意图。
图3为图2中发生器的合金异型管的剖面图。
                             具体实施方式
在如图1、图2、图3所示的实施例中，一种内燃机尾气余热制冷机组，它包括热源采集装置、发生器、制冷介质输送管路、冷却装置、换热装置及自动控制***；热源采集装置包括尾气切换装置、输烟管6、容烟箱7及布烟器17，输烟管6与内燃机的尾气排放管5相通，两只容烟箱7分别与两只输烟管6联通，两容烟箱7里各装有一布烟器17，布烟器17使烟气进入容烟箱后分布均匀；尾气切换装置为三只蝶阀9，一只在尾气排放管5通路上，位于输烟管联接口的后方，控制尾气排空或延输烟管进入容烟烟箱，另外两只蝶阀9位于两只输烟管通路上控制两只容烟箱轮流输入尾气，蝶阀的开闭由自动控制***控制；发生器8为封闭的柱状体，柱状的发生器主体为一合金异形型管，合金异型管的内外壁设计有竖向的换热翅片19，发生器合金金异型管外壁上的换热翅片呈顺时针方向螺旋，内壁上的换热翅片逆时针方向螺旋，管束采用符合空气动力学的梅花形排列；发生器8中部为一网状柱芯，柱芯与发生器内壁间填充有吸附剂18及制冷剂，制冷剂采用氨，吸附采用氯化钙，发生器8上还连接有制冷介质输送管路；制冷介质输送管路包括止回阀、调节阀14、制冷剂输送管10、冷凝器15、储液罐13、蒸发器12，制冷介质输送管路由发生器8出发经过止回阀、冷凝器15进入储液罐13，然后经过机械式压力自动控制的节流调压阀14后进入蒸发器12，在制冷剂经换热装置吸热后，制冷剂输送管10最后经止回阀与制冷介质输送管路的起始端联通，冷却介质输送管路所有连接法兰均采用凹凸槽结构并加装密封垫片。冷却装置包括水泵16、输水管路1、3及电磁阀2，输水管路1、3分别位于容烟箱7两端，水泵16位于输水管路的一端，电磁阀2、4位于输水管路1、3上，它由自动控制***控制；对发生器冷却的冷却装置采用下进、上出溢水式强制冷却，由自动控制***控制电磁阀实现两个发生器的交替冷却，水泵与输水管路实现冷却水的循环。换热装置包括风机和冷媒水输送管路11。自动控制***由电源模块、单片机、输入输出模块、执行模块、显示模块组成。它主要通过控制三个蝶阀和四个电磁阀便两组发生器交替加热和冷却，达到连续制冷的目的。
在本发明中发生器的数目也可在合理的范围内采用两只以上，但这都应视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：它包括热源采集装置、发生器(8)、制冷介质输送管路、冷却装置、换热装置及自动控制***；热源采集装置包括尾气切换装置、输烟管(6)、容烟箱(7)及布烟器(17)，输烟管(6)与内燃机的尾气排放管(5)相通，两只容烟箱(7)分别与两只输烟管(6)联通，两容烟箱(7)里各装有一布烟器(17)；尾气切换装置为三只蝶阀(9)，一只在尾气排放管通路上，位于输烟管联接口的后方，另外两只蝶阀位于两只输烟管通路上，蝶阀的开闭由自动控制***控制；发生器(8)为封闭的柱状体，柱状的发生器主体为一合金异形型管，合金异型管的内外壁设计有竖向的换热翅片(19)；发生器中部为一网状柱芯，柱芯与发生器内壁间填充有吸附剂(18)及制冷剂，发生器上还连接有制冷介质输送管路；制冷介质输送管路包括止回阀、调节阀(14)、制冷剂输送管(10)、冷凝器(15)、储液罐(13)、蒸发器(12)，制冷介质输送管路由发生器出发经过止回阀、冷凝器(15)进入储液罐(13)，然后经过调节阀(14)后进入蒸发器(12)，在制冷剂经换热装置吸热后，制冷剂输送管(10)最后经止回阀与制冷介质输送管路的起始端联通；冷却装置包括水泵(16)、输水管路(1、3)及电磁阀(2、4)，水泵(16)位于输水管路的一端，电磁阀(2、4)位于输水管路(1、3)上，它由自动控制***控制；换热装置包括风机和冷媒水输送管路(11)。
2、根据权利要求1所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：发生器合金金异型管外壁上的换热翅片呈顺时针方向螺旋，内壁上的换热翅片逆时针方向螺旋，管束采用符合空气动力学的梅花形排列。
3、根据权利要求1或者2所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：制冷剂采用氨，吸附采用氯化钙。
4、根据权利要求1或者2所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：对发生器(8)冷却的冷却装置采用下进、上出溢水式强制冷却。
5、根据权利要求1或者2所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：冷却介质输送管路所有连接法兰均采用凹凸槽结构并加装密封垫片。
6、根据权利要求3所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：对发生器冷却的冷却装置采用下进、上出溢水式强制冷却。
7、根据权利要求6所述的一种内燃机尾气余热制冷机组，其特征在于：冷介质输送管路上的调节阀(14)为机械式压力自动控制的节流调压阀。
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