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一种利用汽车 发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统

阅读：759发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，具体涉及制冷系统技术领域。该利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统包括余热热源子系统和半效吸收制冷子系统，余热热源子系统包括汽车余热管路、冷却液管路和辅助燃烧器，辅助燃烧器上连有喷油嘴和风机，半效吸收式制冷子系统包括高压发生精馏器、高压风冷吸收器、低压发生精馏器、低压风冷吸收器、风冷冷凝器、节流阀、蒸发器、高温溶液热交换器和低温溶液热交换器，高压发生精馏器与汽车余热管路和辅助燃烧器相连，高压发生精馏器的输出端连接风冷冷凝器和高温溶液热交换器，高温溶液热交换器的输出端连接高压风冷吸收器，风冷冷凝器的输出端连接蒸发器。，下面是一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，其特征在于，包括余热热源子系统和半效吸收制冷子系统，所述余热热源子系统包括汽车余热管路、冷却液管路和辅助燃烧器，辅助燃烧器上连有喷油嘴和风机，喷油嘴上依次连有油泵、控制阀门和油箱；所述半效吸收式制冷子系统包括高压发生精馏器、高压风冷吸收器、低压发生精馏器、低压风冷吸收器、风冷冷凝器、节流阀、蒸发器、高温溶液热交换器和低温溶液热交换器，高压发生精馏器与汽车余热管路和辅助燃烧器相连，高压发生精馏器的输出端连接风冷冷凝器和高温溶液热交换器，高温溶液热交换器的输出端连接高压风冷吸收器，风冷冷凝器的输出端连接蒸发器，蒸发器的输出端依次连接低压风冷吸收器和低温溶液热交换器，低温溶液热交换器与低压发生精馏器相连，低压发生精馏器的输出端连接高压风冷吸收器和低温溶液热交换器；
所述利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统采用有机工质对，包括汽车高功率运行模式和汽车低功率运行模式：
所述汽车高功率运行模式为：在汽车高功率运行时，汽车余热废气作为高压发生精馏器的驱动热源，冷却液作为低压发生精馏器的驱动热源，辅助燃烧器不工作，具体过程包括低质量分数范围的高压循环和高质量分数范围的低压循环：
所述低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器的溶液在汽车余热废气加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器，蒸发吸热，产生制冷效果，吸收剂在高压风冷吸收器中吸收低压发生精馏器产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器，完成高压溶液循环；
所述高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，吸收剂在低压风冷吸收器中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵、低温溶液热交换器流入低压发生精馏器；
汽车低功率运行模式为：在汽车低功率运行时，汽车余热废气不足以驱动高压发生精馏器，需要补充额外的驱动热源，辅助燃烧装置工作，冷却液作为低压发生精馏器的驱动热源，具体过程包括低质量分数范围的高压循环、高质量分数范围的低压循环和辅助燃烧器工作：
所述辅助燃烧器工作过程为：控制阀门控制进油量，油经油泵和喷油嘴进入辅助燃烧器燃烧，燃烧产生的烟气作为辅助热源通过第二进气阀进入高压发生精馏器；
低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器的溶液在汽车余热和补燃气的共同驱动下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器，蒸发吸热，产生制冷效果，吸收剂在高压风冷吸收器中吸收低压发生精馏器产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器，完成高压溶液循环；
高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，吸收剂在低压风冷吸收器中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵、低温溶液热交换器流入低压发生器。
2.如权利要求1所述的一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，其特征在于，所述汽车余热管路上设有第一进气阀门，辅助燃烧器与高压发生精馏器之间的管路上设第二进气阀门。
3.如权利要求1所述的一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，其特征在于，所述高温溶液热交换器与高压风冷吸收器之间的管路上设有第一调节阀，低温溶液热交换器与低压风冷吸收器之间的管路上设有第二调节阀。
4.如权利要求1所述的一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，其特征在于，所述高压风冷吸收器与高压发生精馏器之间设有高压溶液泵，低压风冷吸收器与低压发生精馏器之间设有低压溶液泵。
5.如权利要求1所述的一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，其特征在于，所述有机工质对为R134a-DMAC，其中R134a为制冷工质，DMAC为吸收剂。

说明书全文

一种利用汽车 发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统。

背景技术

[0002] 目前，汽车发动机的实用效率一般为35％～40％，其余能量以废热的形式排出。车载空调系统大多采用压缩式制冷循环，系统通过汽车主发动机或配备的副发动机驱动，传统汽车压缩空调不仅影响汽车性能，而且使汽车结构复杂，油耗和排污增加，加重环境污染。通过吸收式制冷系统回收余热，是一种很有效的节能方案，但发动机排出的废热是一种不稳定、不易回收的废热，如何保证车载吸收式空调系统的连续运行是当前待解决的问题之一。

[0003] 传统的车载空调以R22或R134a为制冷剂，其对臭氧层的破坏是不可逆的，我国将于2030年全面禁用R22。现阶段汽车废热吸收式制冷系统研究多采用LiBr-H2O或NH3-H2O为制冷剂工质对，而这两种传统吸收式工质对用于汽车废热吸收式制冷系统有其固有的缺陷。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对上述不足，提出了一种利用汽车发动机高温排气和冷却液驱动，实现能量的梯级利用，提高能源利用率的利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷式制冷系统。

[0005] 本发明具体采用如下技术方案：

[0006] 一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，包括余热热源子系统和半效吸收制冷子系统，所述余热热源子系统包括汽车余热管路、冷却液管路和辅助燃烧器，辅助燃烧器上连有喷油嘴和风机，喷油嘴上依次连有油泵、控制阀门和油箱；所述半效吸收式制冷子系统包括高压发生精馏器、高压风冷吸收器、低压发生精馏器、低压风冷吸收器、风冷冷凝器、节流阀、蒸发器、高温溶液热交换器和低温溶液热交换器，高压发生精馏器与汽车余热管路和辅助燃烧器相连，高压发生精馏器的输出端连接风冷冷凝器和高温溶液热交换器，高温溶液热交换器的输出端连接高压风冷吸收器，风冷冷凝器的输出端连接蒸发器，蒸发器的输出端依次连接低压风冷吸收器和低温溶液热交换器，低温溶液热交换器与低压发生精馏器相连，低压发生精馏器的输出端连接高压风冷吸收器和低温溶液热交换器。

[0007] 优选地，所述汽车余热管路上设有第一进气阀门，辅助燃烧器与高压发生精馏器之间的管路上设第二进气阀门。

[0008] 优选地，所述高温溶液热交换器与高压风冷吸收器之间的管路上设有第一调节阀，低温溶液热交换器与低压风冷吸收器之间的管路上设有第二调节阀。

[0009] 优选地，所述高压风冷吸收器与高压发生精馏器之间设有高压溶液泵，低压风冷吸收器与低压发生精馏器之间设有低压溶液泵。

[0010] 优选地，所述利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统采用有机工质对，包括汽车高功率运行模式和汽车低功率运行模式：

[0011] 所述汽车高功率运行模式为：在汽车高功率运行时，汽车余热废气作为高压发生精馏器的驱动热源，冷却液作为低压发生精馏器的驱动热源，辅助燃烧器不工作，具体过程包括低质量分数范围的高压循环和高质量分数范围的低压循环：

[0012] 所述低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器的溶液在汽车余热废气加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器，蒸发吸热，产生制冷效果，吸收剂在高压风冷吸收器中吸收低压发生精馏器产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器，完成高压溶液循环；

[0013] 所述高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，吸收剂在低压风冷吸收器中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵、低温溶液热交换器流入低压发生精馏器；

[0014] 汽车低功率运行模式为：在汽车低功率运行时，汽车余热废气不足以驱动高压发生精馏器，需要补充额外的驱动热源，辅助燃烧装置工作，冷却液作为低压发生精馏器的驱动热源，具体过程包括低质量分数范围的高压循环、高质量分数范围的低压循环和辅助燃烧器工作：

[0015] 所述辅助燃烧器工作过程为：控制阀门控制进油量，油经油泵和喷油嘴进入辅助燃烧器燃烧，燃烧产生的烟气作为辅助热源通过第二进气阀进入高压发生精馏器；

[0016] 低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器的溶液在汽车余热和补燃气的共同驱动下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器，蒸发吸热，产生制冷效果，吸收剂在高压风冷吸收器中吸收低压发生精馏器产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器，完成高压溶液循环；

[0017] 高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，吸收剂在低压风冷吸收器中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵、低温溶液热交换器流入低压发生器。

[0018] 优选地，所述有机工质对为R134a-DMAC，其中R134a为制冷工质，DMAC为吸收剂。

[0019] 本发明具有如下有益效果：

[0020] 该汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统利用发动机余热热源子系统驱动，通过半效吸收式制冷系统代替现有压缩制冷系统，使汽车发动机的耗油量大大减少；同时，汽车发动机排放降低，减少了对环境的污染，达到节能环保的目的；通过设置辅助燃烧器，保证系统不间断运行；通过将精馏器与发生器有机的结合，减小了系统质量和体积。附图说明

[0021] 图1为利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统结构示意图。

[0022] 其中，1为低压发生精馏器，2为冷却液管路，3为高压溶液泵，4为第一调节阀，5为低温溶液热交换器，6为高温溶液热交换器，7为第二调节阀，8为高压发生精馏器，9为油箱，10为控制阀门，11为油泵，12为喷油嘴，13为风机，14为蒸发器，15为风扇，16为辅助燃烧器，
17为第二进气阀门，18为第一进气阀门，19为汽车余热管路，20为节流阀，21为风冷冷凝器，
22为低压风冷吸收器，23为高压风冷吸收器，24为低压溶液泵。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

[0024] 如图1所述，一种利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统，包括余热热源子系统和半效吸收制冷子系统，所述余热热源子系统包括汽车余热管路19、冷却液管路2和辅助燃烧器16，辅助燃烧器16上连有喷油嘴12和风机13，喷油嘴12上依次连有油泵11、控制阀门10和油箱9；所述半效吸收式制冷子系统包括高压发生精馏器8、高压风冷吸收器23、低压发生精馏器1、低压风冷吸收器22、风冷冷凝器21、节流阀20、蒸发器14、高温溶液热交换器6和低温溶液热交换器5，高压发生精馏器8与汽车余热管路19和辅助燃烧器16相连，高压发生精馏器8的输出端连接风冷冷凝器21和高温溶液热交换器6，高温溶液热交换器6的输出端连接高压风冷吸收器23，风冷冷凝器21的输出端连接蒸发器14，蒸发器14的输出端依次连接低压风冷吸收器22和低温溶液热交换器5，低温溶液热交换器5与低压发生精馏器1相连，低压发生精馏器1的输出端连接高压风冷吸收器23和低温溶液热交换器5。其中风冷冷凝器21、高压风冷吸收器23和低压风冷吸收器22均采用风冷式。

[0025] 汽车余热管路19上设有第一进气阀门18，辅助燃烧器16与高压发生精馏器8之间的管路上设第二进气阀门17。

[0026] 高温溶液热交换器6与高压风冷吸收器23之间的管路上设有第一调节阀4，低温溶液热交换器5与低压风冷吸收器22之间的管路上设有第二调节阀7。

[0027] 高压风冷吸收器23与高压发生精馏器8之间设有高压溶液泵3，低压风冷吸收器22与低压发生精馏器1之间设有低压溶液泵24。

[0028] 利用汽车发动机余热驱动的半效吸收式制冷系统采用有机工质对(可以为R134a-DMAC)，有机工质对R134a-DMAC中，R134a为制冷工质，DMAC为吸收剂，包括汽车高功率运行模式和汽车低功率运行模式：

[0029] 所述汽车高功率运行模式为：在汽车高功率运行时，汽车余热废气作为高压发生精馏器8的驱动热源，冷却液作为低压发生精馏器1的驱动热源，辅助燃烧器16不工作，具体过程包括低质量分数范围的高压循环和高质量分数范围的低压循环：

[0030] 所述低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器8的溶液在汽车余热废气加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器21冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器14，蒸发吸热，产生制冷效果，吸收剂(DMAC)在高压风冷吸收器23中吸收低压发生精馏器1产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器8，完成高压溶液循环；

[0031] 所述高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器1的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器23，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，DMAC在低压风冷吸收器22中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵、低温溶液热交换器流入低压发生精馏器1；

[0032] 汽车低功率运行模式为：在汽车低功率运行时，汽车余热废气不足以驱动高压发生精馏器8，需要补充额外的驱动热源，辅助燃烧器16工作，冷却液作为低压发生精馏器1的驱动热源，具体过程包括低质量分数范围的高压循环、高质量分数范围的低压循环和辅助燃烧器16工作：

[0033] 所述辅助燃烧器工作过程为：控制阀门控制进油量，油经油泵11和喷油嘴12进入辅助燃烧器燃烧，燃烧产生的烟气作为辅助热源通过第二进气阀门17进入高压发生精馏器8；

[0034] 低质量分数范围的高压循环的过程为：高压发生精馏器8的溶液在汽车余热和补燃气的共同驱动下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器21冷凝放热，冷凝后的制冷剂水流通过节流阀降压进入蒸发器，蒸发吸热，产生制冷效果，DMAC在高压风冷吸收器中吸收低压发生精馏器产生的制冷剂蒸汽后变为稀溶液，经高压溶液泵输送到高压发生精馏器8，完成高压溶液循环；

[0035] 高质量分数范围的低压循环的过程为：低压发生精馏器1的溶液在汽车冷却液加热下，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入高压风冷吸收器23，从而使高压循环制冷剂组分质量保持平衡，DMAC在低压风冷吸收器中吸收来自蒸发器的制冷剂蒸汽而变为稀溶液，放出吸收热，稀溶液经低压溶液泵24、低温溶液热交换器5流入低压发生精馏器1。

[0036] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

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