CN101619909A - 一种汽车发动机排气余热驱动的制冷机 - Google Patents
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Abstract
一种汽车发动机排气余热驱动的制冷机，属于余热制冷技术领域。其特征是利用汽车发动机排气余热加热盘管发生器内流动的有机工作溶液使其部分气化，通过气液分离器分离出的制冷剂蒸气在风冷冷凝器内冷凝并经节流元件减压后在蒸发器内蒸发产生冷量；蒸发后的制冷剂蒸气进入风冷翅片管鼓泡吸收器，被来自气液分离器并经溶液热交换器冷却的工作溶液吸收；吸收制冷剂蒸气后的工作溶液进入溶液罐，再由溶液泵将其泵入盘管发生器。本发明的效果和益处是能满足汽车行驶特性要求的车用余热制冷机具有效率高、制冷温度低、体积小、重量轻、结构紧凑、溶液充注量小、热惰性小、启停迅速、安全可靠等特点，用来替代汽车压缩制冷机，节约燃油，降低运行费用。
Description
技术领域
本发明属于余热制冷技术领域；涉及到一种由汽车发动机排气余热驱动的，采用空气冷却、结构紧凑，并可在倾斜、摇摆、颠簸条件下运行的车用余热制冷机。
背景技术
现有汽车制冷系统均采用消耗动力的压缩式制冷机。具有较高温度的汽车发动机排气热量全部排放到环境中，造成能量浪费。而现有的余热驱动的吸收式制冷机体积大、重量重、启动慢，难以在空间狭小的汽车内安装，也难以采用直接风冷方式，在倾斜、摇摆、颠簸状态下不能正常工作。现有的作为工作溶液使用的溴化锂水溶液和氨水溶液，均有缺陷。水作为制冷剂工作压力过低不适于采用鼓泡吸收方式，无法在倾斜、摇摆、颠簸状态下工作。氨作为制冷剂有毒性、刺激性、工作压力较高等原因也不适合用于由汽车发动机排气余热驱动的余热制冷系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种由汽车发动机排气余热驱动的制冷机；本发明是要解决车用余热制冷机的小型化、轻量化和高效化，采用直接风冷方式并可在倾斜、摇摆、颠簸条件下正常运行等问题；车用余热制冷机可为汽车提供制冷或空调所需的冷量，节约能源，保护环境，降低汽车制冷和空调系统运行所消耗的燃料；本发明也可用于由船舶发动机排气余热驱动的制冷系统。
本发明的技术解决方案是：采用无毒、不可燃、工作压力适中的R124作为制冷剂，有机溶剂作为吸收剂，两种液体混合形成工作溶液，工作溶液对有色和黑色金属均无腐蚀作用；由汽车发动机排气余热加热盘管发生器内流过的工作溶液，工作溶液受热后部分气化，形成气液两相流动后流出盘管发生器，并在气液分离器内作气液分离；制冷剂蒸气从气液分离器顶部流出，在风冷冷凝器内冷凝成液体，经节流元件减压后进入风机盘管蒸发器内蒸发；蒸发后的制冷剂蒸气进入风冷翅片管鼓泡吸收器下部的进气短管，在风冷翅片管内的工作溶液中产生气泡；同时来自气液分离器，经溶液热交换器冷却并经流量调节阀后的工作溶液从风冷翅片管与进气短管之间的环形流道进入风冷翅片管鼓泡吸收器；制冷剂气泡在风冷翅片管鼓泡吸收器内被工作溶液吸收，吸收热由翅片管外的冷却空气带走；吸收制冷剂蒸气后的工作溶液从吸收器上部流出，进入设有液位传感器工作溶液罐；根据在工作溶液罐内的液位传感器信号来调节工作溶液流量控制阀的开启程度，调节进入风冷翅片管鼓泡吸收器的工作溶液流量；工作溶液罐内的工作溶液通过溶液泵加压并经溶液热交换器加热后再次进入盘管发生器；盘管发生器和风冷翅片管鼓泡吸收器具有结构紧凑，存液量小，重量轻等特点，管内充满液体或气液混合物，在倾斜、摇摆、颠簸等状况下可以正常工作。
本发明的效果和益处是：根据本发明生产制造的车用风冷余热制冷机具有效率高、温度低、体积小、重量轻、结构紧凑、工作溶液充注量小、热惰性小、工作压力适中、启停迅速等特点，并能在倾斜、摇摆、颠簸状态下正常工作，可以用来回收汽车发动机排气余热进行制冷，替代汽车压缩制冷机，节约燃油，降低运行费用；本项发明特别适用于各种车辆余热制冷、空调系统，也适用于各种船舶余热制冷、空调系统。
附图说明
附图是由汽车发动机排气余热驱动的车用风冷吸收制冷工作循环流程图。图中虚线表示气液混合物或制冷剂蒸气流，实线表示制冷剂液体流，单点划线表示分理出部分制冷剂后工作溶液流(稀溶液)，双点划线表示吸收制冷剂蒸气后工作溶液流(浓溶液)，箭头所指方向为流动方向。
图中：1盘管发生器，2气液分离器，3风冷翅片管鼓泡吸收器，4风冷冷凝器，5冷却风扇，6溶液热交换器，7流量调节阀，8溶液泵，9溶液罐，10蒸发器风扇，11翅片盘管蒸发器，12节流元件。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施例。
汽车发动机排气余热驱动的制冷机工作循环流程为：汽车发动机排气流股1a、1b通过盘管发生器1，将热量传递给盘管发生器1管内流动的工作溶液，工作溶液受热后出现部分气化现象，并以气液两相流动形式流出盘管发生器1；气液混合物进入气液分离器2作气液分离，气液分离器2有一定的容积，以容纳余热制冷机工作时在盘管发生器1和风冷翅片管鼓泡吸收器3中被气泡占据而排挤出的工作溶液；分离出的制冷剂蒸气在风冷冷凝器4内冷凝成液体，冷凝热量被由冷却风扇5驱动的冷却空气流股5a带走；制冷剂液体经节流元件12减压后进入翅片盘管蒸发器11内蒸发产生冷量，蒸发器风扇10驱动被冷却空气从翅片盘管蒸发器11内获得冷量，温度降低；蒸发后的制冷剂蒸气通过风冷翅片管鼓泡吸收器3下部的进气短管进入风冷翅片管鼓泡吸收器3内，并在工作溶液中形成气泡；来自气液分离器2，通过溶液热交换器6降温并经流量调节阀7后的工作溶液，通过风冷翅片管与进气短管之间的环形流道进入风冷翅片管鼓泡吸收器3下部，并在自下而上的流动过程中吸收制冷剂气泡，吸收产生的热量由风冷翅片管鼓泡吸收器3外的冷却空气5a带走；风冷翅片管鼓泡吸收器3与风冷冷凝器4设置方式为，冷却空气先冷却风冷翅片管鼓泡吸收器3，然后再冷却风冷冷凝器4；吸收制冷剂蒸气后的工作溶液从风冷翅片管鼓泡吸收器3上部流出，进入溶液罐9；溶液罐9内设有液位传感器，由液位传感器信号控制流量调节阀7的开度大小，调节从气液分离器2经溶液热交换器6降温后的工作溶液的流量；溶液罐9内的工作溶液经溶液泵8加压并流经溶液热交换器6升温后进入盘管发生器内再次被发动机排气加热；这样构成一个完整的余热制冷工作循环。
车用余热制冷机内所采用的工作溶液为R124和有机溶剂的混合物，其中R124为制冷剂，有机溶剂为吸收剂。
Claims (6)
1.一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环，其特征在于：利用汽车发动机排气余热加热盘管发生器内流动的工作溶液，工作溶液受热后部分制冷剂气化并随未气化的液体流入气液分离器；分离出的制冷剂蒸气进入风冷冷凝器被冷凝成液体，冷凝热由翅片管外的冷却空气带走；冷凝后制冷剂液体经节流元件调节进入翅片管蒸发器内蒸发，产生冷量；离开翅片管蒸发器的制冷剂蒸气流入风冷翅片管鼓泡吸收器下部的进气管，在翅片管内的工作溶液中产生气泡；同时来自气液分离器并经溶液热交换器冷却后的工作溶液也从风冷翅片管鼓泡吸收器下部进入吸收器，吸收制冷剂气泡，吸收热由翅片管外的冷却空气带走；吸收制冷剂蒸气后的工作溶液从吸收器上部流出并进入工作溶液罐；工作溶液罐内设有液位传感器，根据液位来调节流量控制阀的流通面积，控制进入风冷翅片管鼓泡吸收器的工作溶液流量；溶液泵将工作溶液罐内的工作溶液加压，并经溶液热交换器加热后进入盘管发生器，完成一个工作循环。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环所构成的制冷机，其特征在于：采用盘管发生器，工作溶液在盘管内流动，烟气在盘管外流动，工作溶液受热部分气化，溶液以气液两相流出发生器盘管。
3.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环所构成的制冷机，其特征在于：采用风冷翅片管鼓泡吸收器，其结构特点为水平翅片，垂直管排，空气冷却，工作溶液和制冷剂蒸气均由吸收器下部进入，每根翅片管中布有一根直径小于翅片管内径的进气短管，工作溶液从翅片管和进气短管之间的环形流道进入翅片管，制冷剂蒸气从进气短管进入翅片管并在翅片管内形成气泡，工作溶液包裹着气泡由下向上流动并不断吸收气泡内制冷剂蒸气，直至气泡消失，吸收热量由翅片管外的冷却空气带走，吸收制冷剂蒸气后的工作溶液从吸收器上部流出。
4.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环所构成的制冷机，其特征在于：风冷翅片管鼓泡吸收器与风冷冷凝器前后串联布置，冷却空气先冷却吸收器，然后再冷却冷凝器。
5.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环所构成的制冷机，其特征在于：设置的气液分离器，不仅用于气液分离，还用于容纳余热制冷机工作时在盘管发生器和风冷翅片管鼓泡吸收器中被气泡占据而排挤出的工作溶液。
6.根据权利要求1所述的一种汽车发动机排气余热驱动的制冷循环所构成的制冷机，其特征在于：采用R124为制冷剂，有机溶剂为吸收剂。
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