冷凝器7 冷凝成飽和液體。
[0029] 結(jié)合圖3,利用柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2,2,3_五氟丙烷和七氟丙 烷的余熱回收方法之一所涉及的系統(tǒng)由1-柴油機(jī)，2-排氣管，3-煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器， 4-膨脹機(jī)，5-功率傳遞設(shè)備，6-回?zé)崞鳎?-冷凝器，8-工質(zhì)栗，9-中冷器-有機(jī)工質(zhì)預(yù)熱器， 10-水-有機(jī)工質(zhì)換熱器構(gòu)成。該實(shí)施方案屬于間接換熱方案，采用水或?qū)嵊妥鳛閭鲗?dǎo)介 質(zhì)，將煙氣的熱量傳遞給混合工質(zhì)，二元混合工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自 膨脹機(jī)4出口的有機(jī)工質(zhì)的熱量，接著進(jìn)入中冷器-有機(jī)工質(zhì)換熱器9吸收中冷器的熱量，最 后進(jìn)入水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱器10吸收柴油機(jī)排氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽 或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹做功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?將一部分能量傳遞給工 質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)，之后進(jìn)入冷凝器7冷凝成飽和液體。其中水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱 器的熱源水來自煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3，在煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3中的水或?qū)嵊陀?煙氣加熱。
[0030] 結(jié)合圖4,利用柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2,2,3_五氟丙烷和七氟丙 烷的余熱回收方法之一所涉及的系統(tǒng)由1-柴油機(jī)，2-排氣管，3-煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器， 4-膨脹機(jī)，5-功率傳遞設(shè)備，6-回?zé)崞鳎?-冷凝器，8-工質(zhì)栗，10-水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱 器構(gòu)成。該實(shí)施方案屬于間接換熱方案，采用水或?qū)嵊妥鳛橹虚g傳遞介質(zhì)，將煙氣的熱量 傳遞給混合工質(zhì)，二元混合工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自膨脹機(jī)出口的有 機(jī)工質(zhì)的熱量，進(jìn)入水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱器10吸收柴油機(jī)排氣的熱量，成為高溫高壓 的飽和蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹做功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?將一部分能 量傳遞給工質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)，之后進(jìn)入冷凝器7冷凝成飽和液體。其中水或?qū)嵊?有 機(jī)工質(zhì)換熱器的熱源水來自煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3,在煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3中的水 或?qū)嵊陀蔁煔饧訜帷?br>[0031] 上述四種方法中：柴油機(jī)余熱為排氣余熱和中冷器余熱。排氣作為熱源溫度范圍 為200°C-350°C，與二元混合工質(zhì)通過換熱器直接進(jìn)行換熱，或柴油機(jī)余熱產(chǎn)生溫度范圍 100 °C -170 °C的熱水與二元混合工質(zhì)通過中間換熱器進(jìn)行間接換熱。冷卻水溫度為10 °C到 36°C之間。冷凝壓力為二元混合工質(zhì)臨界壓力的大約4%到20%之間，冷凝器溫度滑移為7 °(：到17°(：之間。冷凝溫度比冷凝壓力下的泡點(diǎn)溫度低0°C到5°C之間，即過冷度為0°C到5°C 之間。有機(jī)朗肯循環(huán)采用亞臨界循環(huán)或者跨臨界循環(huán)之中的一種循環(huán)。其中所述亞臨界循 環(huán)，對(duì)于二元混合工質(zhì)通過換熱器直接進(jìn)行換熱的情況，蒸發(fā)壓力為二元混合工質(zhì)臨界壓 力的大約25 %到96 %之間，蒸發(fā)滑移溫度在3到11°C之間；對(duì)于二元混合工質(zhì)通過中間換熱 器進(jìn)行間接換熱的情況，蒸發(fā)壓力為二元混合工質(zhì)臨界壓力的大約8%到45%之間，蒸發(fā)滑 移溫度在5到15°C之間。其中所述跨臨界循環(huán)，蒸發(fā)壓力為工作流體混合物臨界壓力的大約 1.01到1.3之間，循環(huán)最高溫度比臨界溫度高5°C到77°C之間。
[0032] 圖5為亞臨界溫熵圖，具體表示出循環(huán)工質(zhì)的做功過程，與圖6的區(qū)別在于其蒸發(fā) 壓力低于臨界壓力。過程3-4:凝結(jié)后的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)栗8后壓力提高，飽和液態(tài)有機(jī)工質(zhì) 經(jīng)工質(zhì)栗8的升壓過程可視為定熵壓縮過程。過程4-a:有機(jī)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞?吸收熱量，回收 了部分熱量。過程a-Ι:有機(jī)工質(zhì)在中冷器-有機(jī)工質(zhì)預(yù)熱器9、煙氣-有機(jī)工質(zhì)換熱器3中吸 熱，由未飽和態(tài)變?yōu)檫^熱或飽和有機(jī)工質(zhì)蒸汽。過程中工質(zhì)與外界無技術(shù)功交換。忽略了工 質(zhì)流動(dòng)過程的阻力，該過程為定壓吸熱過程。過程1-2:過熱或飽和的有機(jī)工質(zhì)蒸汽在膨脹 機(jī)4中膨脹并對(duì)外輸出功。在膨脹機(jī)4出口工質(zhì)達(dá)到低壓狀態(tài)，主要由飽和的蒸汽組成，稱為 乏汽。忽略工質(zhì)的摩擦與散熱，該過程為等熵膨脹過程。過程2-b:膨脹機(jī)4出口的有機(jī)工質(zhì) 進(jìn)入回?zé)崞?把熱量傳遞給過冷態(tài)的有機(jī)工質(zhì)。過程b-Ι:在冷凝器7中乏汽放熱給冷卻水， 凝結(jié)成為冷凝器乏汽壓力下的飽和液態(tài)或過冷態(tài)的有機(jī)工質(zhì)。該過程可視為定壓放熱過 程。由該T-S圖可以明顯看出高壓回?zé)岢隹?a點(diǎn)跨越過高壓下的泡點(diǎn)溫度點(diǎn)5,低壓回?zé)岢隹?b點(diǎn)可跨越低壓下的露點(diǎn)溫度點(diǎn)7。溫度夾點(diǎn)出現(xiàn)在蒸發(fā)器和冷凝器的進(jìn)出口端。這也是該 種混合物相對(duì)于其他朗肯循環(huán)工質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。
[0033]圖6為跨臨界溫熵圖，具體表示出循環(huán)工質(zhì)的做功過程，過程3-4:凝結(jié)后的有機(jī)工 質(zhì)經(jīng)工質(zhì)栗8后壓力提高，飽和液態(tài)有機(jī)工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)栗8的升壓過程可視為定熵壓縮過程。 過程4-a:有機(jī)工質(zhì)經(jīng)回?zé)崞?吸收熱量，回收了部分熱量。過程a-Ι:有機(jī)工質(zhì)在中冷器-有 機(jī)工質(zhì)預(yù)熱器9、煙氣-有機(jī)工質(zhì)換熱器3中吸熱，由未飽和態(tài)變?yōu)檫^熱或飽和有機(jī)工質(zhì)蒸 汽。過程中工質(zhì)與外界無技術(shù)功交換。忽略了工質(zhì)流動(dòng)過程的阻力，該過程為定壓吸熱過 程。過程1-2:過熱或飽和的有機(jī)工質(zhì)蒸汽在膨脹機(jī)4中膨脹并對(duì)外輸出功。在膨脹機(jī)4出口 工質(zhì)達(dá)到低壓狀態(tài)，主要由飽和的蒸汽組成，稱為乏汽。忽略工質(zhì)的摩擦與散熱，該過程為 等熵膨脹過程。過程2-b:膨脹機(jī)4出口的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?把熱量傳遞給過冷態(tài)的有機(jī) 工質(zhì).過程b-Ι:在冷凝器7中乏汽放熱給冷卻水，凝結(jié)成為冷凝器乏汽壓力下的飽和液態(tài)或 過冷態(tài)的有機(jī)工質(zhì)。該過程可視為定壓放熱過程。由該T-S圖可以明顯看低壓回?zé)岢隹?b點(diǎn) 可跨越低壓下的露點(diǎn)溫度點(diǎn)7。這也是該種混合物相對(duì)于其他朗肯循環(huán)工質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷，其特征是 由1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷物理混合而成，1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷的質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)為〇. 3-0.9:0.1-0.7，組元物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和等于100%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2,2,3_五氟丙烷和七 氟丙烷，其特征是臨界壓力范圍為3120kPa-3628kPa，臨界溫度范圍為123°C_167°C。3. -種利用權(quán)利要求1所述柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2，2，3-五氟丙烷和 七氟丙烷的余熱回收方法，其特征是：1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷二元混合工質(zhì)經(jīng)工 質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自膨脹機(jī)4出口的有機(jī)工質(zhì)的熱量，接著進(jìn)入中冷器-有 機(jī)工質(zhì)換熱器9吸收中冷器的熱量，最后進(jìn)入煙氣-有機(jī)工質(zhì)換熱器3吸收柴油機(jī)排氣的熱 量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹做功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回 熱器6將一部分能量傳遞給工質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)，之后進(jìn)入冷凝器7冷凝成飽和液體。4. 一種利用權(quán)利要求1所述柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2，2，3-五氟丙烷和 七氟丙烷的余熱回收方法，其特征是：1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷二元混合工質(zhì)經(jīng)工 質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自膨脹機(jī)出口的有機(jī)工質(zhì)的熱量，進(jìn)入煙氣-有機(jī)工質(zhì)換 熱器3吸收柴油機(jī)排氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹做 功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?將一部分能量傳遞給工質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)，之后進(jìn) 入冷凝器7冷凝成飽和液體。5. -種利用權(quán)利要求1所述柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2，2，3-五氟丙烷和 七氟丙烷的余熱回收方法，其特征是：1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷二元混合工質(zhì)經(jīng)工 質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自膨脹機(jī)4出口的有機(jī)工質(zhì)的熱量，接著進(jìn)入中冷器-有 機(jī)工質(zhì)換熱器9吸收中冷器的熱量，最后進(jìn)入水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱器10吸收柴油機(jī)排 氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹做功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì) 進(jìn)入回?zé)崞?將一部分能量傳遞給工質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)，之后進(jìn)入冷凝器7冷凝成飽和 液體，其中水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱器的熱源水來自煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3,在煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3中的水或?qū)嵊陀蔁煔饧訜帷?. -種利用權(quán)利要求1所述柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1，1，2，2，3-五氟丙烷和 七氟丙烷的余熱回收方法，其特征是：1，1，2，2，3-五氟丙烷和七氟丙烷二元混合工質(zhì)經(jīng)工 質(zhì)栗8加壓后，進(jìn)入回?zé)崞?吸收來自膨脹機(jī)出口的有機(jī)工質(zhì)的熱量，進(jìn)入水或?qū)嵊?有機(jī) 工質(zhì)換熱器10吸收柴油機(jī)排氣的熱量，成為高溫高壓的飽和蒸汽或過熱蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)4 膨脹做功，膨脹完的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入回?zé)崞?將一部分能量傳遞給工質(zhì)栗8出口的有機(jī)工質(zhì)， 之后進(jìn)入冷凝器7冷凝成飽和液體，其中水或?qū)嵊?有機(jī)工質(zhì)換熱器的熱源水來自煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3,在煙氣-水或?qū)嵊蛽Q熱器3中的水或?qū)嵊陀蔁煔饧訜帷?br>【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種柴油機(jī)余熱回收朗肯循環(huán)混合工質(zhì)1,1,2,2,3-五氟丙烷和七氟丙烷及余熱回收方法。二元混合工質(zhì)1,1,2,2,3-五氟丙烷和七氟丙烷物理混合，1,1,2,2,3-五氟丙烷和七氟丙烷質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為(0.3-0.9)：(0.1-0.7)。采用帶有回?zé)崞鞯挠袡C(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收柴油機(jī)排氣余熱和中冷器的熱量，通過采用所選擇的二元混合工質(zhì)，效果非常明顯。通過回收柴油機(jī)排氣余熱能量和中冷器余熱能量，將其轉(zhuǎn)化為電能，達(dá)到綜合回收柴油機(jī)余熱，顯著提高柴油機(jī)的熱效率，降低燃油耗指標(biāo)，減少碳排放。
【IPC分類】F01K25/08, C09K5/04, F02G5/02
【公開號(hào)】CN105623616
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610111325
【發(fā)明人】張文平, 侯勝亞, 張新玉, 明平劍, 柳貢民, 曹貽鵬, 國杰
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日