利用内燃机余热的吸收式制冷装置

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利用内燃机余热的吸收式制冷装置\n技术领域\n本发明涉及的是利用内燃机余热的吸收式制冷装置，特别是一种双发生器型余热吸收式制冷装置，属于空调制冷采暖等技术领域。\n背景技术\n内燃机的实用效率一般为35％～40％左右，约占燃料发热量1/2以上的能量被发动机循环冷却水及尾气带走，其中，冷却水所带走热量占燃料发热量的25％～35％左右，如何回收和利用这部分余热来为人们的生活服务，从而提高内燃机燃料的利用率，是世界各国目前都在研究的课题。在已有技术中，专利申请号为99116689的“汽车用溴化锂吸收式制冷装置”，给出了利用发动机高温冷却液作为热源，以无毒的水为制冷剂，以溴化锂水溶液为吸收剂来制冷的制冷装置，以取代对大气有污染的汽车空调用氟利昂压缩式制冷机，然而，此方案需要有冷却水系统，汽车发动机自身的冷却水系统还必须存在，以保证发动机的冷却，由于汽车的空间十分有限，从而这种方案的结构就显得非常庞杂。所以，这一针对汽车发动机的余热利用方案是不可行的。\n发明内容\n为了克服现有技术的不足之处，本发明提出的利用内燃机余热的吸收式制冷装置，根据内燃机冷却水系统中散热器的结构特点及其工作原理和吸收式制冷装置系统中发生器的结构特点及其工作原理，提出了一种双发生器型余热吸收式制冷装置，主要包括吸收器、溶液换热器、蒸发器、溶液泵、两个并联的发生器、以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂或者以氨为制冷剂，以氨水溶液为吸收剂，其中：一个发生器是由内燃机冷却液作为加热热源来驱动的冷却液发生器；另一个发生器是由内燃机尾气余热作为加热热源来驱动的尾气发生器。\n对于溴化锂吸收式制冷装置，来自溶液换热器的溴化锂稀溶液分别通过截止阀和调压阀后进入冷却液发生器和尾气发生器，其中截止阀进行流量分配，调压阀调节压力，在冷却液发生器中的溴化锂溶液被内燃机冷却系统中的冷却液加热，在尾气发生器中的溴化锂被内燃机的尾气加热，冷却液发生器和尾气发生器中产生的冷剂蒸汽分别通过截止阀流出，进入冷凝器，冷却液发生器和尾气发生器中的浓溴化锂溶液分别通过截止阀流出，进入溶液换热器。\n对于氨吸收式制冷装置，来自精馏塔的氨水溶液分别通过截止阀和调压阀后进入冷却液发生器和尾气发生器，其中截止阀进行流量分配，调压阀调节压力，在冷却液发生器中的溴化锂溶液被内燃机冷却系统中的冷却液加热，在尾气发生器中的溴化锂被内燃机的尾气加热，冷却液发生器和尾气发生器中的稀氨水溶液分别通过截止阀流出，进入溶液换热器。\n从以上的分析可知：利用内燃机余热的吸收式制冷装置，采用内燃机冷却水系统中的冷却液加热冷却液发生器中溴化锂溶液或者氨水溶液，采用内燃机尾气余热加热尾气发生器的溴化锂溶液或者氨水溶液，使内燃机冷却水系统带走的余热和尾气带走的余热都得到利用。\n本发明提出的上述内燃机余热制冷装置作为空调或者冷冻装置广泛应用，譬如配装于发电设备；或者配装于机动车辆，譬如汽车、冷藏车、卡车、坦克、装甲车、铁路牵引机车、轨道车；或者配装于机动船舶，譬如轮船、油轮、渔轮、舰艇、潜艇；或者配装于机械设备，譬如挖掘机、推土机、铺路机、铺管机等。\n本发明的有益效果在于，与现有的内燃机余热利用装置相比，直接将内燃机冷却水系统中的冷却液充入冷却液发生器以加热流经其中的溴化锂溶液或者氨水溶液，同时使内燃机的冷却得到充分保证，于是现有内燃机冷却水系统中的散热器不用了；采用了内燃机尾气余热加热尾气发生器的溴化锂溶液或者氨水溶液，不但利用了内燃机冷却水系统带走的余热，而且利用了内燃机尾气带走的余热。整个装置结构简单、紧凑。\n附图说明\n图1是利用内燃机余热的溴化锂吸收式制冷装置示意图；图2是利用内燃机余热的氨吸收式制冷装置示意图。\n图中：1、溶液泵，2、溶液换热器，3、截止阀，4、冷却液发生器，5、调压阀，6、截止阀，7、截止阀，8、尾气发生器，9、截止阀，10、调压阀，11、截止阀，12、截止阀，13、冷凝器，14、截止阀，15、节流阀，16、截止阀，17、蒸发器，18、吸收器；19、精馏塔，20、回流冷凝器，21、冷却水出口管，22、过冷器，23、冷却水进口管。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明的具体实施做进一步的描述：实施例1：如图1所示，一种利用内燃机余热的溴化锂吸收式制冷装置，以水为制冷剂，以溴化锂水溶液为吸收剂，主要包括吸收器18、溶液换热器2、冷凝器13、蒸发器17、溶液泵1、冷却液发生器4、尾气发生器8等，其中冷却液发生器4是由内燃机冷却液作为加热热源来驱动；尾气发生器8是由内燃机尾气余热作为加热热源来驱动。吸收器18的出口通过接管与溶液泵1的进口连接。溶液泵1的出口通过接管与溶液换热器2的管程的进口连接。溶液换热器2的管程出口通过接管分别与截止阀6和截止阀9的一端相连，截止阀6的另一端通过接管与调压阀5的一端连接，调压阀5的另一端通过接管与冷却液发生器4的上部左侧接管相连。冷却液发生器4上部右侧出口通过接管与截止阀7的一端连接。截止阀9的另一端通过接管与调压阀10的一端连接，调压阀10的另一端通过接管与尾气发生器8上部左侧进口管连接。尾气发生器8上部右侧出口管通过接管与截止阀11的一端连接。截止阀11的另一端通过接管与截止阀7的另一端相连。冷却液发生器4的下部出口管通过接管与截止阀3的一端连接。尾气发生器8下部出口通过接管与截止阀16的一端连接，截止阀16的另一端通过接管与截止阀3的另一端连接，然后通过接管与溶液换热器2的壳程进口相连。溶液换热器2的壳程出口通过接管与吸收器18的进口相连。截止阀7和截止阀11的连接管通过接管分别与截止阀12和截止阀14的一端连接，截止阀12的另一端通过接管与冷凝器13的进口连接，截止阀14的另一端连在蒸发器17与节流阀15之间的接管上。冷凝器13的出口通过接管与节流阀15的进口连接。节流阀15的出口通过接管与蒸发器17的进口连接。蒸发器17的出口通过接管连在溶液换热器2与吸收器18之间的接管上。\n该制冷装置工作时，从吸收器18流出的稀溶液，经溶液泵1升压流经溶液换热器2通过截止阀6和截止阀9进行流量分配，然后分别通过调压阀5和调压阀10调节压力，最后分别进入冷却液发生器4和尾气发生器8，在冷却液发生器4中的溴化锂溶液被内燃机冷却系统中的冷却液加热，在尾气发生器8中的溴化锂溶液被内燃机燃烧室内的尾气加热，冷却液发生器4和尾气发生器8中产生的冷剂蒸汽分别通过截止阀7和截止阀11流出，冷却液发生器4和尾气发生器8中的浓溴化锂溶液分别通过截止阀3和截止阀16流出。稀溶液在溶液换热器2中被来自冷却液发生器4和尾气发生器8的浓溶液加热，再在冷却液发生器4和尾气发生器8中分别被汽车发动机冷却水系统中的冷却液和汽车发动机的尾气余热加热，浓缩成浓溶液。从冷却液发生器4和尾气发生器8流出的浓溶液，经溶液换热器2进入吸收器18。浓溶液在溶液换热器2中向来自吸收器18的稀溶液放热，再在吸收器18中吸收来自蒸发器17的冷剂蒸汽或者冷剂水，稀释成稀溶液，同时，向冷却空气放出溶液的吸收热。这样，完成了单效溴化锂吸收式循环的溶液回路。在冷却液发生器4和尾气发生器8中产生的冷剂蒸汽，流入冷凝器13，在其中向冷却空气放热，冷凝成冷剂水。从冷凝器13流出的冷剂水，经节流阀15节流后进入蒸发器17。冷剂水在蒸发器17中蒸发，同时吸收汽车车室内的热量，使之降温而产生制冷效果。在蒸发器17中产生的冷剂蒸汽，进入吸收器18，完成了单效溴化锂吸收式制冷循环的制冷剂回路，达到了汽车制冷的要求。当从冷却液发生器4和尾气发生器8中产生的冷剂蒸汽，不流经冷凝器13，而是流经截止阀14后进入蒸发器17，在蒸发器17里放热被冷却，同时释放出热以加热汽车车室内的空气，使之升温而产生加热效果。在蒸发器17中产生的冷剂水，进入吸收器18，完成了单效溴化锂吸收式采暖循环的制冷剂回路，达到了汽车采暖的要求。调节截止阀12和截止阀14各自开度的大小，可实现汽车在夏天制冷、冬天采暖以及既不制冷又不采暖的要求。\n本实施例的效果是，利用内燃机余热的溴化锂吸收式制冷装置系统不但实现了汽车空调制冷、采暖的目的，而且冷却液发生器4完全可以代替现有汽车发动机冷却水系统中的散热器，使整个装置结构简化，紧凑。\n实施例2：如图2所示，一种利用内燃机余热的氨吸收式制冷装置，以氨为制冷剂，以氨水溶液为吸收剂，主要包括吸收器18、溶液换热器2、冷凝器13、蒸发器17、溶液泵1、精馏塔19、回流冷凝器20、冷却液发生器4、尾气发生器8等，其中冷却液发生器4是由内燃机冷却液作为加热热源来驱动；尾气发生器8是由内燃机尾气余热作为加热热源来驱动。吸收器18的壳程出口通过接管与溶液泵1的进口相连。溶液泵1的出口通过接管与溶液换热器2的管程的进口连接。溶液换热器2的管程出口通过接管与精馏塔19的左侧进口管相连。精馏塔19下部出口管分别与截止阀6和截止阀9的一端连接，截止阀6的另一端通过接管与调压阀5的一端连接。调压阀5的另一端通过接管与冷却液发生器4的上部管口连接。截止阀9的另一端通过接管与调压阀10的一端连接。调压阀10的另一端通过接管与尾气发生器8上部管口连接。冷却液发生器4的下部出口管通过接管与截止阀3的一端连接。尾气发生器8下部出口通过接管与截止阀16的一端连接，截止阀16的另一端通过接管与截止阀3的另一端连接，然后通过接管与溶液换热器2的壳程进口相连。溶液换热器2的壳程出口通过接管与吸收器18的左侧进口相连。精馏塔19上部左侧出口管通过接管与回流冷凝器20的下部左侧进口管相连。回流冷凝器20的下部右侧出口管通过接管与精馏塔19上部右侧的进口管连接。回流冷凝器20的上部出口管通过接管与冷凝器13的壳程进口连接。冷凝器13的壳程出口通过接管与节流阀15的进口连接。节流阀15的出口通过接管与过冷器22的管程进口连接。过冷器22的管程出口通过接管与蒸发器17的进口连接。蒸发器17的出口通过接管与过冷器22的壳程进口连接。过冷器22的壳程出口通过接管连在吸收器18的壳程进口管上。冷却水进口管23与吸收器18的管程进口相连。吸收器18的管程出口与冷凝器13的管程进口相连。冷凝器13的管程出口与冷却水出口管21相连。\n该装置工作时，从吸收器18流出的氨水浓溶液，经溶液泵1升压流经溶液换热器2吸收从冷却液发生器4和尾气发生器8回流的稀氨水溶液的热后进入精馏塔19，并分别通过截止阀6和截止阀9进行流量分配，然后分别通过调压阀5和调压阀10调节压力，最后分别进入冷却液发生器4和尾气发生器8，在冷却液发生器4中的氨水溶液被内燃机冷却系统中冷却液加热，在尾气发生器8中的氨水溶液被内燃机的尾气加热，冷却液发生器4和尾气发生器8中的稀氨水溶液分别通过截止阀3和截止阀16流出。在冷却液发生器4中吸收来自内燃机冷却液的散热，在尾气发生器8中吸收来自内燃机的尾气余热，产生氨蒸汽，氨蒸汽上升进入精馏塔19的上部和回流冷凝器20，与下降的回流冷凝液进行换热。从冷却液发生器4和尾气发生器8流出的稀氨水溶液，经溶液换热器2进入吸收器18。稀氨水溶液在溶液换热器2中向来自吸收器18的浓氨水溶液放热，再在吸收器18中吸收来自过冷器22的氨蒸气，同时，向冷却水放出溶液的吸收热。这样，完成了氨吸收式循环的溶液回路。从回流冷凝器20出来的氨蒸汽，流入冷凝器13，在其中向冷却水放热，冷凝成氨液。从冷凝器13流出的氨液，经节流阀15节流后进入过冷器22，在过冷器22中进一步被来自蒸发器17的氨蒸气冷却。从过冷器22中流出的氨液进入蒸发器17，氨液在蒸发器17中蒸发，产生氨蒸气，氨蒸气流经过冷器22冷却来自节流阀15的氨液后进入吸收器18，完成了该装置的制冷剂回路。\n本实施例的效果是，利用内燃机余热的氨吸收式制冷装置，为人们提供制冷、采暖及生活用热水；此装置又可以作为第一类吸收式热泵，用于采暖。\n本发明广泛适用于发电设备、机动车辆、机动船舶、机械设备等。