CN109705814A - 一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质 - Google Patents

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刘鹏
舒歌群
田华
喻志刚
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Abstract

本发明公开了一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，由二氧化碳和制冷剂组成，所述制冷剂是高效环保型制冷剂，所述高效环保型制冷剂是氟乙烷、1,1‑二氟乙烷和二氟甲烷中的任何一种；所述高效环保型制冷剂的质量百分比为10～70，其余为二氧化碳。本发明中的制冷剂安全性能满足美国ANSI/ASHRAE34‑2010标准中的A2类工质安全要求，同时CO2具有阻燃作用，因而具有很高的安全性能。制冷剂的GWP值低于1000、ODP值为0，CO2的GWP值为1、ODP值为0。整体的混合工质环保性能良好。使用该混合工质的动力系统的操作压力明显下降，系统的冷却条件放宽，满足车用余热回收系统条件，可以同时高效回收发动机烟气和缸套水的余热能，设计工况下热效率高于12％，热力学性能良好。

Description

一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质
技术领域
本发明属于一种内燃机余热回收动力循环用工质，尤其涉及一种内燃机余热回收动力循环用混合工质。
背景技术
目前环境问题日益严峻，能源日渐短缺，这些都刺激着节能减排技术的发展。这其中，内燃机的节能减排被认为是其中重要的环节。以有机朗肯动力循环技术为代表的底循环技术被认为是有潜力商业化的内燃机余热回收技术。而一般的有机朗肯动力循环采用传统制冷剂作为工质，其普遍具有较高的全球变暖潜能值(GWP值)和消耗臭氧潜能值(ODP值)，对环境具有明显的不利影响。之前的我们通过研究表明CO2具有很好的热力学性能，可以同时高效回收内燃机高低品位的余热源，系统具有小型化优势，同时CO2属于自然工质，对环境影响很小，应用于高温余热回收领域的潜力巨大。但是CO2工质由于临界温度过低，冷凝条件严苛，很难利用自然冷源冷却。这成为了限制CO2系统车用的关键问题。如果在CO2工质中加入少量的低GWP值、低ODP值的制冷剂工质形成混合物。这样形成的混合物在满足环保要求的同时，临界温度可以有效提高，从而使其满足车用常温冷却要求。除此之外，混合工质还可以降低系统的操作压力，提高系统安全性。
发明内容
针对现有技术，本发明提供一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，兼顾了安全环保、高效、并且满足车用冷却条件的适用于内燃机高低品位余热能高效回收的动力循环工质。
为了解决上述的技术问题，本发明提出一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，由二氧化碳和制冷剂组成，所述制冷剂是高效环保型制冷剂，所述高效环保型制冷剂是氟乙烷、1,1-二氟乙烷和二氟甲烷中的任何一种；所述高效环保型制冷剂的质量百分比为10～70，其余为二氧化碳。
进一步讲，所述高效环保型制冷剂的质量百分比为50～60。
所述高效环保型制冷剂的GWP值低于1000、ODP值为0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明混合工质以CO2作为一种组分，CO2的GWP值为1、ODP值为0，另一种组分(即高效环保型制冷剂)是一种GWP值低于1000、ODP值为0的制冷剂工质，是氟乙烷(R161)，或者1,1-二氟乙烷(R152a)，或者二氟甲烷(R32))，环保性能良好，即ODP(臭氧消耗潜力值)＝0和GWP(温室效应潜力值)<100。
本发明的混合工质中使用的制冷剂安全性能满足美国ANSI/ASHRAE34-2010标准中的A2类工质安全要求，同时CO2具有阻燃作用，该混合工质具有很高的安全性能。在环境温度条件(温度298K，压力1atm)下，混合工质安全性能优良。使用该混合工质，系统操作压力明显下降，降低了系统的安全风险。对发动机高低品位热源耦合回收能力优良，可以同时高效回收发动机烟气和缸套水的余热能。热力学性能良好，在给定发动机余热回收动力循环最优工况下，热效率高于12％。循环热损失小，本发明为二元非共沸混合工质，在与冷热源换热过程中存在温度滑移，有效减小了换热过程中的不可逆损失。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
以下实施例中的混合工质中各组分均指质量百分数：
实施例A1：将R161/CO2按照10:90的比例进行混合后冲灌系统。
实施例A2：将R161/CO2按照55:45的比例进行混合后冲灌系统。
实施例A3：将R161/CO2按照70:30的比例进行混合后冲灌系统。
实施例B1：将R152a/CO2按照10:90的比例进行混合后冲灌系统。
实施例B2：将R152a/CO2按照55:45的比例进行混合后冲灌系统。
实施例B3：将R152a/CO2按照70:30的比例进行混合后冲灌系统。
实施例C1：将R32/CO2按照10:90的比例进行混合后冲灌系统。
实施例C2：将R32/CO2按照55:45的比例进行混合后冲灌系统。
实施例C3：将R32/CO2按照70:30的比例进行混合后冲灌系统。
表1给出了各实施例中混合工质的临界参数，在CO2中混合适量的所选制冷剂工质所形成的混合工质，混合工质临界温度提升，临界压力下降，对系统外界冷却条件的要求明显降低。
表1混合工质临界参数
在目标发动机余热条件下，给定余热回收系统设计的具体工况为：发动机露点温度为120℃，膨胀机等熵效率为0.7，工质泵等熵效率为0.8，预热器，气体加热器，回热器和冷凝器中的窄点温差分别为5K，30K，15K和5K。在进行循环优化后得到了部分实施例下的循环主要指标如表2所示。
表2本发明部分应用实例的性能
通过上述实施例及相关计算数据可以得知(本发明实施例中的工质的参数和实施结果均通过本领域技术人员普遍使用和知晓的热力学计算得到)，本发明利用CO2与制冷剂混合所得到的混合工质，可以高效回收发动机烟气和缸套水，烟气利用率高于75％，缸套水利用率高于85％。在满足环保性要求和安全性要求的情况下，热力学性能优良。并且与纯CO2相比，混合物的临界压力下降，降低了系统的操作压力，提高系统运行的安全性。临界温度升高，放宽了系统的冷却条件，满足车用余热回收系统条件。
综上，本发明的混合工质是包含CO2和传统制冷剂的朗肯循环混合工质，整体的混合工质环保性能良好。使用该混合工质的动力系统的操作压力明显下降，系统的冷却条件放宽，满足车用余热回收系统条件，可以同时高效回收发动机烟气和缸套水的热源能，设计工况下热效率高于12％，热力学性能良好。
尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，其特征在于，由二氧化碳和制冷剂组成，所述制冷剂是高效环保型制冷剂，所述高效环保型制冷剂是氟乙烷、1,1-二氟乙烷和二氟甲烷中的任何一种；所述高效环保型制冷剂的质量百分比为10～70，其余为二氧化碳。
2.根据权利要求1所述内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，其特征在于，所述高效环保型制冷剂的质量百分比为50～60。
3.根据权利要求1所述内燃机余热回收动力循环用环保高效型混合工质，其特征在于，所述高效环保型制冷剂的GWP值低于1000、ODP值为0。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1735674A (zh) * 2002-11-01 2006-02-15 霍尼韦尔国际公司 包含二氟甲烷和二氧化碳的传热流体
CN1842579A (zh) * 2003-08-27 2006-10-04 苏威氟有限公司 致冷剂混合物的用途
CN1973016A (zh) * 2004-04-29 2007-05-30 霍尼韦尔国际公司 包含四氟丙烯和二氧化碳的组合物
CN101054336A (zh) * 2006-03-10 2007-10-17 霍尼韦尔国际公司 产生污染信用的方法
CN101161758A (zh) * 2007-10-31 2008-04-16 湖南大学 基于二氧化碳的氟系制冷剂
CN101914368A (zh) * 2010-07-09 2010-12-15 天津大学 一组跨临界动力循环混合工质
CN103781872A (zh) * 2011-08-05 2014-05-07 墨西哥化学阿玛科股份有限公司 传热组合物
CN104704082A (zh) * 2012-08-20 2015-06-10 霍尼韦尔国际公司 低gwp传热组合物

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1735674A (zh) * 2002-11-01 2006-02-15 霍尼韦尔国际公司 包含二氟甲烷和二氧化碳的传热流体
CN1842579A (zh) * 2003-08-27 2006-10-04 苏威氟有限公司 致冷剂混合物的用途
CN1973016A (zh) * 2004-04-29 2007-05-30 霍尼韦尔国际公司 包含四氟丙烯和二氧化碳的组合物
CN101054336A (zh) * 2006-03-10 2007-10-17 霍尼韦尔国际公司 产生污染信用的方法
CN101161758A (zh) * 2007-10-31 2008-04-16 湖南大学 基于二氧化碳的氟系制冷剂
CN101914368A (zh) * 2010-07-09 2010-12-15 天津大学 一组跨临界动力循环混合工质
CN103781872A (zh) * 2011-08-05 2014-05-07 墨西哥化学阿玛科股份有限公司 传热组合物
CN104704082A (zh) * 2012-08-20 2015-06-10 霍尼韦尔国际公司 低gwp传热组合物

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
翁史烈: "《中低温余热发电技术》", 31 December 2015, 上海交通大学出版社 *
肖学智: "《含氢氯氟烃（HCFCs）替代技术指南》", 30 June 2016, 中国环境出版社 *

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