專利名稱：利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用液化天然氣作為動(dòng)力的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及一種利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年，我國(guó)開(kāi)始發(fā)展液化天然氣工業(yè)，以期充分回收利用邊遠(yuǎn)地區(qū)散放的天然氣。 2007年初，長(zhǎng)慶靖邊液化天然氣工程投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，用于將不宜管道輸送的天然氣液化作為汽車(chē)燃料。隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，液化天然氣作為一種清潔能源在汽車(chē)上應(yīng)用。天然氣作為汽車(chē)燃料，是由于它對(duì)大氣的污染少，是一種潔凈燃料，是汽車(chē)的優(yōu)質(zhì)代用燃料。將天然氣燃料以壓縮天然氣(CNG)的形態(tài)應(yīng)用于汽車(chē)，存在一個(gè)突出的問(wèn)題，就是燃料能量?jī)?chǔ)存密度小，汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程短。液化天然氣應(yīng)用于汽車(chē)將使這一問(wèn)題得到解決。LNG工業(yè)的發(fā)展為天然氣汽車(chē)的推廣應(yīng)用提供了新的思路。天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點(diǎn)是_162°C，臨界溫度為_(kāi)84°C，臨界壓力為4. IMPa0車(chē)用液化天然氣的儲(chǔ)存溫度范圍為_(kāi)130°C _160°C，其儲(chǔ)存壓力低于 0. 6MPa。液化天然氣簡(jiǎn)稱LNG，是指在常壓下、溫度為_(kāi)162°C的液體天然氣，儲(chǔ)存于車(chē)載絕熱氣瓶中。液化天然氣燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。LNG進(jìn)入汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)必須在常溫狀態(tài)，在氣化過(guò)程中會(huì)放出大量的冷量。使用時(shí)，從罐內(nèi)流出的液化天然氣經(jīng)過(guò)與外界環(huán)境的換熱而汽化，并使其溫度升高，然后通過(guò)兩級(jí)減壓器減壓由管路送到混合器與空氣混合進(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)有技術(shù)的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)一般包括用管道串接在一起的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器，管道內(nèi)有制冷劑流通。其中冷凝器一般采用高效的層疊式或平行流換熱器，采用空冷的方式來(lái)冷卻壓縮機(jī)出口的過(guò)熱制冷劑，即，制冷劑在冷凝器處與外部的空氣進(jìn)行換熱，從而制冷劑被冷卻為兩相流或過(guò)冷液體。在冷凝器中，制冷機(jī)與空氣的換熱溫差受環(huán)境和氣候的限制，換熱效果也受到限制，一般可以通過(guò)增加流程數(shù)或在流道間加入翅片來(lái)提高換熱效果。當(dāng)制冷劑冷卻不充分時(shí)，冷凝器出口的制冷劑過(guò)冷度過(guò)小或制冷劑處于兩相流時(shí)，經(jīng)膨脹閥節(jié)流后的制冷劑往往干度較大，這樣就降低了制冷量?，F(xiàn)有技術(shù)中，儲(chǔ)液瓶中的液態(tài)天然氣在輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的管路中與空氣換熱，提高溫度后，將其送入發(fā)動(dòng)機(jī)，這就造成了冷量的浪費(fèi)。若將該部分冷量合理利用，提高車(chē)載空調(diào)的制冷量和效率，可以降低壓縮機(jī)耗功，提高制冷系統(tǒng)的能效比(COP)，有著利國(guó)利民的重要的意義。目前車(chē)用液化天然氣汽車(chē)應(yīng)用趨勢(shì)十分明顯，我國(guó)尚在起步階段，對(duì)于LNG汽車(chē)?yán)淞康幕厥占夹g(shù)國(guó)際上也剛剛起步。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種利用回收的液化天然氣冷量的車(chē)載空調(diào)系統(tǒng)，降低能量的消耗。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車(chē)的空調(diào)
3系統(tǒng)，利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果，提高車(chē)用空調(diào)系統(tǒng)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，所述汽車(chē)?yán)靡夯烊粴鉃槟茉矗隹照{(diào)系統(tǒng)包括串聯(lián)在一起的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器，還包括液化天然氣預(yù)冷器；所述液化天然氣預(yù)冷器靠近所述冷凝器設(shè)置，并且，在所述空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道中，所述液化天然氣預(yù)冷器位于所述冷凝器的上游；其中， 串聯(lián)的管路中充注有制冷劑；從所述蒸發(fā)器出來(lái)的所述制冷劑形成過(guò)熱氣體，經(jīng)過(guò)所述壓縮機(jī)后成為高溫高壓的氣體，再進(jìn)入所述冷凝器，與外界空氣換熱進(jìn)行冷卻；其中，低溫的液化天然氣流經(jīng)所述液化天然氣預(yù)冷器，與將要通過(guò)所述冷凝器的空氣進(jìn)行熱交換，所述空氣經(jīng)過(guò)冷卻后再通過(guò)所述冷凝器冷卻所述制冷劑，同時(shí)，所述液化天然氣吸熱后成為常溫的氣態(tài)進(jìn)入所述汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；從所述冷凝器的出口流出的冷凝后的所述制冷劑通過(guò)所述膨脹閥節(jié)流后得到低溫的流體，在所述蒸發(fā)器內(nèi)與汽車(chē)內(nèi)的空氣換熱。較佳地，所述空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改裝而成，所述改裝為在現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器前，加上至少一個(gè)換熱器作為所述液化天然氣預(yù)冷器，利用液化天然氣冷卻即將通過(guò)所述現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器的空氣。較佳地，所述制冷劑的充注量低于所述現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明在冷凝器前，先使用LNG來(lái)冷卻通過(guò)冷凝器的空氣，冷卻后的空氣再通過(guò)冷凝器，與制冷劑換熱，可以顯著提高制冷劑與外界空氣之間的溫差，提高冷凝效果。現(xiàn)有技術(shù)為了保證換熱效果，冷凝器有著較多的流程數(shù)，所占的體積比較大。本發(fā)明在冷凝器前加上一個(gè)LNG預(yù)冷器對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)冷，可以減少冷凝器的流程數(shù)和體積，降低了換熱器成本。同時(shí)制冷劑在冷凝器出口可以被降低到較低的溫度，從而降低膨脹閥出口焓值和干度。 在增加LNG預(yù)冷器后，可以適當(dāng)?shù)慕档屠淠龎毫?，因此可以提壓縮機(jī)容積效率并且降低壓縮機(jī)耗功。可見(jiàn)，將LNG氣化時(shí)放出的冷量用于車(chē)載空調(diào)在倡導(dǎo)節(jié)能的今天有著相當(dāng)大的意義。同時(shí)，還可以適當(dāng)?shù)慕档椭评湎到y(tǒng)的充注量，從而降低制冷劑的泄漏量，對(duì)解決溫室效應(yīng)問(wèn)題也有著重要的意義。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)包括1)減少了壓縮機(jī)的耗功，提高了系統(tǒng)的COP。提供了一種高效節(jié)能的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。2)可選用小功率的壓縮機(jī)和較小的冷凝器，降低了制冷設(shè)備的成本，且只需要對(duì)現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造，可行性較強(qiáng)。3)可以降低充注量，減少了制冷劑的泄露，減輕了制冷劑泄露引起的環(huán)境問(wèn)題。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的LNG車(chē)用空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)裝置圖；圖2是使用液態(tài)天然氣的制冷循環(huán)與原制冷系統(tǒng)的焓熵圖的比較。
具體實(shí)施例方式如圖1制冷系統(tǒng)裝置圖所示，本發(fā)明的整個(gè)裝置只需要對(duì)現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝即可。在冷凝器30前加入一個(gè)LNG預(yù)冷器20，外界的空氣在進(jìn)入冷凝器30 前先通過(guò)LNG預(yù)冷器20，溫度下降，這樣，利用LNG冷卻通過(guò)冷凝器30的空氣，可提高冷凝器30中制冷劑的冷凝效果，從而可以提高制冷系統(tǒng)的性能，并且可使用小功率的壓縮機(jī)和較小的冷凝器。下面參照附圖，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行詳細(xì)的介紹。如圖1所示，整個(gè)制冷系統(tǒng)主要由5 個(gè)部件組成，包括壓縮機(jī)10、LNG預(yù)冷器20、冷凝器30、膨脹閥40和蒸發(fā)器50。運(yùn)行過(guò)程如下制冷劑從蒸發(fā)器50出來(lái)，成為過(guò)熱氣體，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)10后變成高溫高壓的氣體，再進(jìn)入冷凝器30進(jìn)行冷卻。在LNG預(yù)冷器20中，液態(tài)天然氣將預(yù)冷將要通過(guò)冷凝器30的空氣，經(jīng)過(guò)冷卻的空氣再通過(guò)冷凝器30冷卻制冷劑。冷凝后的制冷劑通過(guò)膨脹閥40節(jié)流后得到低溫的流體，在蒸發(fā)器50內(nèi)與車(chē)內(nèi)空氣換熱，冷卻車(chē)內(nèi)的空氣?，F(xiàn)在參照焓熵圖，對(duì)使用LNG預(yù)冷器的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明。循環(huán)曲線1-2-3-4-1是原制冷系統(tǒng)的循環(huán)曲線。引入LNG預(yù)冷器的制冷系統(tǒng)的循環(huán)曲線 1-2' -3' -4' -1，比較它們的區(qū)別主要有如下幾點(diǎn)利用液化天然氣在制冷劑之前預(yù)冷通過(guò)冷凝器的空氣時(shí)，可以適當(dāng)降低冷凝壓力，壓縮機(jī)的壓縮比降低，壓縮機(jī)出口點(diǎn)由2變?yōu)?'，這樣就減少了壓縮機(jī)的耗功，且提高了壓縮機(jī)的容積效率。通過(guò)LNG預(yù)冷器的空氣溫度極大的降低，這樣即使減少冷凝器的流程數(shù)及管排數(shù)也可以達(dá)到較好的冷凝效果，減少了冷凝器的尺寸，從而降低設(shè)備成本。進(jìn)入膨脹閥的制冷劑狀態(tài)點(diǎn)由3變?yōu)?'，膨脹閥出口的干度降低，制冷量相應(yīng)增大。而如前所述，壓縮機(jī)的耗功也得到降低，故系統(tǒng)COP也增大。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，所述汽車(chē)?yán)靡夯烊粴鉃槟茉矗隹照{(diào)系統(tǒng)包括串聯(lián)在一起的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器，還包括液化天然氣預(yù)冷器；所述液化天然氣預(yù)冷器靠近所述冷凝器設(shè)置，并且，在所述空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道中，所述液化天然氣預(yù)冷器位于所述冷凝器的上游；其中，串聯(lián)的管路中充注有制冷劑；從所述蒸發(fā)器出來(lái)的所述制冷劑形成過(guò)熱氣體，經(jīng)過(guò)所述壓縮機(jī)后成為高溫高壓的氣體，再進(jìn)入所述冷凝器，與外界空氣換熱進(jìn)行冷卻；其中，低溫的液化天然氣流經(jīng)所述液化天然氣預(yù)冷器，與將要通過(guò)所述冷凝器的空氣進(jìn)行熱交換，所述空氣經(jīng)過(guò)冷卻后再通過(guò)所述冷凝器冷卻所述制冷劑，同時(shí)，所述液化天然氣吸熱后成為常溫的氣態(tài)進(jìn)入所述汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；從所述冷凝器的出口流出的冷凝后的所述制冷劑通過(guò)所述膨脹閥節(jié)流后得到低溫的流體，在所述蒸發(fā)器內(nèi)與汽車(chē)內(nèi)的空氣換熱。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述空調(diào)系統(tǒng)為對(duì)現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改裝而成，所述改裝為在現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器前，加上至少一個(gè)換熱器作為所述液化天然氣預(yù)冷器，利用液化天然氣冷卻即將通過(guò)所述現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器的空氣。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷劑的充注量低于所述現(xiàn)有的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用液化天然氣汽化改進(jìn)冷凝效果的汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)，在冷凝器前加入一個(gè)LNG預(yù)冷器，外界的空氣在進(jìn)入冷凝器前先通過(guò)LNG預(yù)冷器，溫度下降，這樣，利用LNG冷卻通過(guò)冷凝器的空氣，可提高冷凝器中制冷劑的冷凝效果，降低冷凝器出口處制冷劑溫度，從而可以提高制冷系統(tǒng)的制冷量和COP，并且可使用小功率的壓縮機(jī)和較小的冷凝器。
文檔編號(hào)B60H1/32GK102398496SQ20111027546
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者梁媛媛, 陳江平 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)