[发明专利]内燃机余热双工质动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种内燃机余热双工质动力系统。

背景技术

内燃机余热利用的技术方案很多，但利用内燃机余热产生动力的装置大多结构复杂，制造成本高，因此需要发明一种结构简单、制造成本低的利用内燃机余热产生动力的系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1：内燃机余热双工质动力系统，包括内燃机冷却水道、排气热交换器和冷却水道热交换器，所述内燃机冷却水道经循环水泵与所述冷却水道热交换器的加热流体通道连通，所述冷却水道热交换器的被加热流体通道出口与所述排气热交换器的被加热流体通道入口连通，所述排气热交换器的被加热流体通道出口与做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口经冷凝冷却器与液体泵的液体入口连通，所述液体泵的液体出口与所述冷却水道热交换器的被加热流体通道入口连通。

方案2：内燃机余热双工质动力系统，包括内燃机冷却水道、排气热交换器和冷却水道热交换器，所述内燃机冷却水道经循环水泵与所述冷却水道热交换器的加热流体通道连通，所述冷却水道热交换器的被加热流体通道出口与所述排气热交换器的被加热流体通道入口连通，所述排气热交换器的被加热流体通道出口与做功机构的工质入口连通，所述做功机构的工质出口经冷却器与压气机的工质入口连通，所述压气机的工质出口与所述冷却水道热交换器的被加热流体通道入口连通。

本发明的所有方案中，都可以选择性地将所述做功机构设为活塞式做功机构或设为叶轮式做功机构。

本发明的所有方案中，都可以选择性地将所述压气机设为活塞式压气机或设为叶轮式压气机。

本发明的所有设有所述压气机的方案中，都可以选择性的使所述做功机构对所述压气机输出动力。

本发明的所有方案中，都可以选择性地使所述排气热交换器的被加热流体通道出口处的承压能力大于0.5MPa。

本发明的所有方案中，都可以选择性地使所述冷却水道热交换器的被加热流体通道出口的承压能力大于0.5MPa。

本发明的所有方案中，都可以选择性地使所述冷却水道热交换器的被加热流体的质量流和所述排气热交换器的被加热流体的质量流相等。

本发明的原理是：在设有所述冷凝冷却器和所述液体泵的结构中，所述冷凝冷却器、所述做功机构和所述液体泵等构成的循环回路中的工质可以被所述冷凝冷却器降温冷凝为液体状态，在所述冷凝冷却器中被降温后的液态工质经所述液体泵后进入所述冷却水道热交换器和所述排气热交换器的被加热流体通道被所述内燃机冷却水道中的冷却液体和内燃机的排气加热，被加热汽化（可以是在所述冷却水道热交换器的被加热流体通道中汽化，也可以是在所述排气热交换器的被加热流体通道中汽化）后的工质进入所述做功机构推动所述做功机构输出动力，做功后的工质进入所述冷凝冷却器中被降温冷凝成液态工质，如此周而复始循环工作；在设有所述冷却器和所述压气机的结构中，所述冷却器、所述做功机构和所述压气机等构成的循环回路中的工质（例如氦气等惰性气体或氮气等）始终为气态，不会被所述冷却器降温冷凝；在所述冷却器中降温后的气体工质经所述压气机后进入所述冷却水道热交换器和所述排气热交换器的被加热流体通道被所述内燃机冷却水道中的冷却液体和内燃机的排气加热，被加热后的工质压力升高，然后进入所述做功机构推动所述做功机构输出动力，做功后的工质进入所述冷却器中被降温压力减小，如此周而复始循环工作。

本发明中，所谓的“做功机构”是指一切可以利用气体工质膨胀和/或流动产生动力的机构，例如活塞式做功机构、叶轮式做功机构、螺杆式做功机构、罗茨马达、喷管推进转子做功机构等。

本发明中，所述排气热交换器的被加热流体通道的工质出口处的承压能力大于0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa或大于2.5MPa。

本发明中，所述冷凝冷却器、所述做功机构和所述液体泵等构成的循环回路中的工质的最大压力或所述冷却器、所述做功机构和所述压气机等构成的循环回路中的工质的最大压力与所述排气热交换器的被加热流体通道的工质出口处的承压能力相匹配，即所述冷凝冷却器、所述做功机构和所述液体泵等构成的循环回路中的工质的最大压力或所述冷却器、所述做功机构和所述压气机等构成的循环回路中的工质的最大压力达到所述排气热交换器的被加热流体通道的工质出口处的承压能力。