CN111022214A - 车载朗肯循环余热回收系统 - Google Patents

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文志永
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Weichai Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种车载朗肯循环余热回收系统，包括：低品位有机朗肯循环装置，所述低品位有机朗肯循环装置包括发动机(6)、低品位膨胀机(7)、低品位冷凝器(9)及低品位工质泵(10)，所述低品位有机朗肯循环装置的低品位有机工质能够与所述发动机(6)进行换热；高品位有机朗肯循环装置，所述高品位有机朗肯循环装置包括高品位蒸发器(1)、高品位膨胀机(2)、高品位冷凝器(4)及高品位工质泵(5)，所述高品位有机朗肯循环装置的高品位有机工质进入所述高品位蒸发器(1)与所述发动机(6)排出的烟气热交换。上述车载朗肯循环余热回收系统，提高了发动机的余热回收利用效率。

Description

车载朗肯循环余热回收系统
技术领域
本发明涉及车载朗肯循环余热回收系统设备技术领域，特别是涉及一种车载朗肯循环余热回收系统。
背景技术
传统的车载有机朗肯循环，只是对高品位的烟气余热进行回收利用。虽然使用水等冷却剂的低品位热源(发动机的缸套或缸套水)的温度较低，但是发动机的缸套水余热占总余热的比例很大，而这部分余热没有回收利用，无法满足对低品位热源的有效利用，发动机的余热回收利用效率。
因此，如何提高发动机的余热回收利用效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载朗肯循环余热回收系统，以提高发动机的余热回收利用效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种车载朗肯循环余热回收系统，包括：
低品位有机朗肯循环装置，所述低品位有机朗肯循环装置包括发动机、低品位膨胀机、低品位冷凝器及低品位工质泵，所述低品位有机朗肯循环装置的低品位有机工质能够与所述发动机进行换热；
高品位有机朗肯循环装置，所述高品位有机朗肯循环装置包括高品位蒸发器、高品位膨胀机、高品位冷凝器及高品位工质泵，所述高品位有机朗肯循环装置的高品位有机工质进入所述高品位蒸发器与所述发动机排出的烟气热交换。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位有机工质进入所述发动机的冷却流道进行换热。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述发动机包括具有所述冷却流道的水套，所述水套包括机体水套及机顶水套；
所述机体水套中具有的所述冷却流道为机体冷却流道，所述机顶水套中具有的所述冷却流道为机顶冷却流道；
所述机体冷却流道与所述机顶冷却流道连通，所述冷却流道的进口设置于所述机体冷却流道上，所述冷却流道的出口设置于所述机顶冷却流道上。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位有机朗肯循环装置还包括：
设置于所述低品位有机朗肯循环装置的循环流路上的缓冲罐，所述缓冲罐具有旁路进口；
设置于所述机体水套与所述机顶水套之间的三通阀；所述三通阀的进口与所述机体冷却流道连通，所述三通阀的第一出口与所述机顶冷却流道连通，所述三通阀的第二出口与所述旁路进口连通。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述缓冲罐设置于所述机体冷却流道的进口处。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，还包括设置于所述旁路进口与所述第二出口之间的旁路连接管道上的旁路散热器及旁路工质泵；所述旁路工质泵为所述低品位有机工质由所述第二出口向所述缓冲罐流动提供动力。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位有机朗肯循环装置还包括用于控制所述三通阀开度的控制装置。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述冷却流道的出口与所述低品位膨胀机的进口之间具有两条低品位连接分管路，两条所述低品位连接分管路上均设置有低品位控制阀；
一条所述低品位连接分管路上设置有用于加热低品位有机工质的低品位加热部件。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位加热部件为蓄热器；所述低品位加热部件的蓄热热源为所述发动机排出的烟气。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位加热部件的低品位烟气进管路上设置有第一烟气控制阀；
还包括控制柜，所述控制柜包括与所述低品位控制阀及所述第一烟气控制阀通信连接且控制开度的第一控制单元。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述高品位蒸发器的工质出口与所述高品位膨胀机的进口之间具有两条高品位连接分管路，两条所述高品位连接分管路上均设置有高品位控制阀；
一条所述高品位连接分管路上设置有用于加热高品位有机工质的高品位加热部件。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述高品位加热部件为蓄热器；
所述高品位加热部件的蓄热热源为所述发动机排出的烟气。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述高品位加热部件的高品位烟气进管路上设置有第二烟气控制阀；
还包括控制柜，所述控制柜包括与所述高品位控制阀及所述第二烟气控制阀通信连接且控制开度的第二控制单元。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位有机朗肯循环装置还包括低品位预热器；
所述低品位有机工质进入所述低品位预热器与所述发动机的冷却流道中的冷却剂进行换热。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述低品位有机朗肯循环装置还包括低品位蒸发器；
所述低品位有机工质进入所述低品位蒸发器与所述发动机排出的烟气进行换热。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，所述发动机排出的烟气依次经过所述高品位蒸发器及所述低品位蒸发器；
或，所述发动机排出的烟气经过两个分路管道分别流入所述高品位蒸发器及所述低品位蒸发器。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，还包括气流阀、热控制单元、空气压缩机及用于混合空气与所述发动机排出的烟气的空气混合腔，所述空气混合腔的进气口与所述低品位蒸发器的排气出口连通，所述空气混合腔的出气口与所述发动机的进气端连接；
所述气流阀设置于所述空气混合腔的进气口，所述空气混合腔的出气口与所述热控制单元的进气口连接，所述热控制单元能够通过混合气体的温度及压强调节所述气流阀的开度；
还包括空气压缩机，所述空气压缩机的进气口与所述低品位蒸发器的排气出口连通，所述空气压缩机的出气口与所述空气混合腔的进气口连通。
可选地，上述车载朗肯循环余热回收系统中，还包括高品位回热器，所述高品位回热器设置于第一高品位换热管及第二高品位换热管上，且用于对所述第一高品位换热管及所述第二高品位换热管中的流体进行换热；所述第一高品位换热管为所述高品位膨胀机与所述高品位冷凝器的进口之间的连接管；所述第二高品位换热管为所述高品位冷凝器的出口与所述发动机之间的连接管；
和/或，还包括低品位回热器，所述低品位回热器设置于第一低品位换热管及第二低品位换热管上，且用于对所述第一低品位换热管及所述第二低品位换热管中的流体进行换热；所述第一低品位换热管为所述低品位膨胀机与所述低品位冷凝器的进口之间的连接管；所述第二低品位换热管为所述低品位冷凝器的出口管。
本发明提供的车载朗肯循环余热回收系统，通过设置低品位有机朗肯循环装置及高品位有机朗肯循环装置，使用高品位有机朗肯循环装置对发动机排出的烟气进行换热余热回收，并且使得低品位有机朗肯循环装置对发动机进行换热余热回收。在不影响烟气余热回收的基础上，对发动机进行余热回收，满足了对低品位热源的有效利用，提高了发动机的余热回收利用效率。
附图说明
图1为本发明所提供的车载朗肯循环余热回收系统的第一种结构示意图；
图2为本发明所提供的低品位有机朗肯循环装置的结构示意图；
图3为本发明所提供的车载朗肯循环余热回收系统的第二种结构示意图；
图4为本发明所提供的车载朗肯循环余热回收系统的第三种结构示意图；
图5为本发明所提供的车载朗肯循环余热回收系统的第四种结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种车载朗肯循环余热回收系统，以提高发动机的余热回收利用效率。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，本发明实施例提供了一种车载朗肯循环余热回收系统，包括低品位有机朗肯循环装置及高品位有机朗肯循环装置。低品位有机朗肯循环装置包括发动机6、低品位膨胀机7、低品位冷凝器9及低品位工质泵10，低品位有机朗肯循环装置的低品位有机工质能够与发动机6进行换热；高品位有机朗肯循环装置包括高品位蒸发器1、高品位膨胀机2、高品位冷凝器4及高品位工质泵5，高品位有机朗肯循环装置的高品位有机工质进入高品位蒸发器1与发动机6排出的烟气热交换。
本发明实施例提供的车载朗肯循环余热回收系统，通过设置低品位有机朗肯循环装置及高品位有机朗肯循环装置，使用高品位有机朗肯循环装置对发动机6排出的烟气进行换热余热回收，并且使得低品位有机朗肯循环装置对发动机6进行换热余热回收。在不影响烟气余热回收的基础上，对发动机6进行余热回收，满足了对低品位热源的有效利用，提高了发动机的余热回收利用效率。
可以理解的是，高品位工质泵5提供高品位有机朗肯循环装置的循环动力和高品位蒸发器1所需的蒸发压力。低品位工质泵10提供低品位有机朗肯循环装置的循环动力和发动机6内的低品位有机工质所需的蒸发压力。而高品位工质泵5及低品位工质泵10的具体设置位置不做限制。
本实施例中，高品位蒸发器1的工质出口与高品位膨胀机2的进口连接，高品位膨胀机2的出口与高品位冷凝器4的进口连接，高品位冷凝器4的出口与高品位工质泵5的进口连接，高品位工质泵5的出口与高品位蒸发器1的工质进口连接。首先，高品位的烟气在高品位蒸发器1中将高品位有机工质加热蒸发成高温高压的气体，高温高压的气体进入高品位膨胀机2。气态工质在高品位膨胀机2中膨胀做功变成压力较低且温度较低的气体后进入高品位冷凝器4冷凝，变成压力和温度都较低的液态工质。液态工质进入高品位工质泵5，在高品位工质泵5中加压后进入高品位蒸发器1。
如图1、图2及图3所示，低品位有机工质进入发动机6的冷却流道进行换热。即，用低品位有机工质代替发动机的冷却剂(冷却水等)进入发动机6的冷却流道，在低品位有机朗肯循环中，发动机6充当蒸发器作用，将热源品位提升，从而提升低品位有机朗肯循环效率，进一步提高发动机6余热的回收利用效率。
本实施例中，冷却流道的出口与低品位膨胀机7的进口连接，低品位膨胀机7的出口与低品位冷凝器9的进口连接，低品位冷凝器9的出口与低品位工质泵10的进口连接，低品位工质泵10的出口与冷却流道的进口连接。首先，低品位有机工质进入发动机6的冷却流道中加热蒸发成高温高压的气体，高温高压的气体进入低品位膨胀机7。气态工质在低品位膨胀机7中膨胀做功变成压力较低且温度较低的气体进入低品位冷凝器9冷凝，变成压力和温度都较低的液态工质。液态工质进入低品位工质泵10，在低品位工质泵10中加压后进入冷却流道。
如图2所示，发动机6包括具有冷却流道的水套，即，发动机6具有水套，冷却流道设置于水套上。水套包括机体水套61及机顶水套63；机体水套61中具有的冷却流道为机体冷却流道，机顶水套63中具有的冷却流道为机顶冷却流道；机体冷却流道与机顶冷却流道连通，冷却流道的进口设置于机体冷却流道上，冷却流道的出口设置于机顶冷却流道上。通过上述设置，使得低品位有机工质进入冷却流道的入口后，依次经过机体水套61及机顶水套63。
首先，低品位有机工质在发动机6的机体水套61中加热成临近蒸发温度的高温高压液体，然后进入机顶水套63中，液体工质在机顶水套63中换热蒸发，变成过热的高压气体工质；气体工质从机顶水套63出来后，进入低品位膨胀机7膨胀做功，变成低温低压气体工质后进入低品位冷凝器9，变成低温低压的液体工质；然后进入低品位工质泵10进行升压后进入机体水套61。从而完成一个循环过程。
为了保证流向低品位膨胀机7的低品位有机工质在机顶水套63中完全蒸发成高压气体工质，低品位有机朗肯循环装置还包括缓冲罐19及三通阀62，缓冲罐19设置于低品位有机朗肯循环装置的循环流路上，缓冲罐19具有旁路进口；三通阀62设置于机体水套61与机顶水套63之间；三通阀62的进口与机体冷却流道连通，三通阀62的第一出口与机顶冷却流道连通，三通阀62的第二出口与旁路进口连通。本实施例中，机顶缸盖63充当蒸发器作用。首先，低品位有机工质在发动机6的机体水套61中加热成临近蒸发温度的高温高压液体，然后进入三通阀62进行分流。一部分高温液体工质通过第二出口进入缓冲罐19中，另一部分高温高压液体工质进入机顶水套63中，液体工质在机顶水套63中换热蒸发，变成过热的高压气体工质；气体工质从机顶水套63出来后，进入低品位膨胀机7膨胀做功。其中，通过控制三通阀62的开度，调节流经机顶水套63的低品位有机工质的流量，保证该部分低品位有机工质在机顶水套63中完全蒸发成高温气体，以满足朗肯循环的需求。而通过第二出口进入缓冲罐19中的高温液体工质，由于缓冲罐19设置于低品位有机朗肯循环装置的循环流路上，因此该部分低品位有机工质仍然在有机朗肯循环装置的循环流路中流动。通过上述设置，避免蒸汽气蚀对低品位有机朗肯循环装置中的零部件的破坏。
可以理解的是，有机朗肯循环装置的循环流路为低品位有机工质由发动机6—低品位膨胀机7—低品位冷凝器9的循环流动路径。
本实施例中，缓冲罐19设置于机体冷却流道的进口处。通过上述设置，降低对整体循环流动的影响。并且，缓冲罐19也起到了缓冲作用，提高整体循环流动的顺畅程度。
本发明实施例提供的车载朗肯循环余热回收系统，还包括设置于旁路进口与第二出口之间的旁路连接管道上的旁路散热器20。可以理解的是，三通阀62的第二出口经过旁路散热器20与旁路进口连通。通过设置旁路散热器20，以便于对通过第二出口向缓冲罐19流动的高温液体工质进行散热降温后，变成低温低压的液体工质，再流回缓冲罐19，有效提高了运行稳定性。
由于旁路散热器20将低品位有机工质由高温液体变成低温低压的液体，为了使低品位有机工质具有足够的动力流入缓冲罐19，还包括设置于旁路进口与第二出口之间的旁路连接管道上的旁路工质泵21；旁路工质泵21为低品位有机工质由第二出口向缓冲罐19流动提供动力。本实施例中，旁路工质泵21位于发动机6与旁路散热器20之间的旁路连接管道的管段上。也可以使旁路工质泵21位于旁路散热器20与缓冲罐19之间的旁路连接管道的管段上，在此不再一一累述且均在保护范围之内。
进一步地，低品位有机朗肯循环装置还包括用于控制三通阀62开度的控制装置22。通过设置控制装置22，实现低品位有机朗肯循环装置的自动控制。其中，三通阀62开度可以依据机顶水套63的温度决定。
本实施例中，三通阀62为电磁阀，也可以为其他能够由控制装置22控制开度的阀门。
如图3所示，冷却流道的出口与低品位膨胀机7的进口之间具有两条低品位连接分管路，两条低品位连接分管路上均设置有低品位控制阀；一条低品位连接分管路上设置有用于加热低品位有机工质的低品位加热部件17。通过设置低品位加热部件17，通过调节两条低品位连接分管路上的低品位控制阀的开度，实现了分流并经过低品位加热部件17的低品位有机工质的流量，在发动机6本体的温度较低时，低品位加热部件17对低品位有机工质的流量进行调节，有效确保了低品位有机工质吸收热量的稳定性，进一步确保了低品位有机朗肯循环装置的运行稳定性。
本实施例中，低品位加热部件17为蓄热器。通过上述设置，进一步提高了节能效果。当然，也可以将低品位加热部件17设置为电加热器等装置。
优选地，低品位加热部件17的蓄热热源为发动机6排出的烟气。当然，也可以将低品位加热部件17的蓄热热源为发动机6本体或其他类型，在此不做具体限制。本实施例中，对发动机6排出的烟气进行分流，第一部分流入高品位蒸发器1，第二部分流入低品位加热部件17，确保了低品位加热部件17的蓄热热源(发动机6排出的烟气)的温度，进而确保了蓄热效果。也可以将由高品位蒸发器1流出的烟气作为低品位加热部件17的蓄热热源。
为了实现低品位加热部件17的蓄热控制，低品位加热部件17的低品位烟气进管路上设置有第一烟气控制阀。
本实施例中的车载朗肯循环余热回收系统，还包括控制柜18，控制柜18包括与低品位控制阀及第一烟气控制阀通信连接且控制开度的第一控制单元。通过第一控制单元对两个低品位控制阀及一个第一烟气控制阀的开度的调节，实现了自动化控制。其中，两个低品位控制阀及一个第一烟气控制阀的开度可以依据流出发动机6的低品位有机工质的温度及流量。
进一步地，高品位蒸发器1的工质出口与高品位膨胀机2的进口之间具有两条高品位连接分管路，两条高品位连接分管路上均设置有高品位控制阀；一条高品位连接分管路上设置有用于加热高品位有机工质的高品位加热部件16。通过设置高品位加热部件16，通过调节两条高品位连接分管路上的高品位控制阀的开度，实现了分流并经过高品位加热部件16的高品位有机工质的流量，在发动机6排出的烟气温度或流量较低时，高品位加热部件16对高品位有机工质的流量进行调节，有效确保了高品位有机工质吸收热量的稳定性，进一步确保了高品位有机朗肯循环装置的运行稳定性。
高品位加热部件16为蓄热器。通过上述设置，进一步提高了节能效果。当然，也可以将高品位加热部件16设置为电加热器等装置。
优选地，高品位加热部件16的蓄热热源为发动机6排出的烟气。当然，也可以将高品位加热部件16的蓄热热源为发动机6本体或其他类型，在此不做具体限制。本实施例中，对发动机6排出的烟气进行分流，第一部分流入高品位蒸发器1，第二部分流入低品位加热部件17，第三部分流入高品位加热部件16，确保了高品位加热部件16的蓄热热源(发动机6排出的烟气)的温度，进而确保了蓄热效果。也可以将由高品位蒸发器1流出的烟气作为高品位加热部件16的蓄热热源。
为了实现高品位加热部件16的蓄热控制，高品位加热部件16的高品位烟气进管路上设置有第二烟气控制阀。
本实施例中的车载朗肯循环余热回收系统，还包括控制柜18，控制柜18包括与高品位控制阀及第二烟气控制阀通信连接且控制开度的第二控制单元。通过第二控制单元对两个高品位控制阀及一个第二烟气控制阀的开度的调节，实现了自动化控制。其中，两个高品位控制阀及一个第二烟气控制阀的开度可以依据流出高品位蒸发器1的高品位有机工质的温度及流量。
本实施例中，控制装置22可以集成于控制柜18中，也可以使控制装置22与控制柜18相互独立。
本实施例中，低品位有机朗肯循环装置还包括低品位预热器11；低品位有机工质进入低品位预热器11与发动机6的冷却流道中的冷却剂进行换热。本实施例中，无需改变现有结构，直接将低品位有机工质与冷却剂进行换热，使得低品位有机工质吸收冷却剂(发动机的缸套水)的热量。
其中，发动机6的冷却流道中的冷却剂可以为冷却水，也可以为冷却油。
但是，由于低品位热源(发动机的缸套水等)温度低，直接将发动机的缸套水作为热源，会使得低品位有机朗肯循环装置中的蒸发器压力很小才能对低品位有机工质加热蒸发，导致低品位膨胀机7的效率很低，输出功也少。为了提高输出功，低品位有机朗肯循环装置还包括低品位蒸发器12；低品位有机工质进入低品位蒸发器12与发动机6排出的烟气进行换热。
首先，发动机6的冷却剂从发动机6出来进入低品位预热器11，在低品位预热器11中，发动机6的冷却剂与低品位有机工质换热。此时从低品位预热器11出来的温度较高的低品位有机工质进入低品位蒸发器12。在低品位蒸发器12中，温度较高的低品位有机工质被发动机6排出的烟气加热蒸发成压力和温度都较高的气态工质，进入低品位膨胀机7。气态工质在低品位膨胀机7中膨胀做功变成压力较低且温度较低的气体后进入低品位冷凝器9冷凝，变成压力和温度都较低的液态工质。液态工质进入低品位工质泵10，在低品位工质泵10中加压后进入低品位预热器11。通过上述设置，使得冷却剂(发动机的缸套水)对低品位有机工质进行预热，在确保冷却剂的热量被低品位有机工质吸收后，再通过低品位蒸发器12进一步增加低品位有机工质的温度，实现对低品位热源的回收利用的基础上，确保了低品位有机朗肯循环装置的稳定运行。
优选地，在一种实施例中，发动机6排出的烟气依次经过高品位蒸发器1及低品位蒸发器12。即，低品位蒸发器12的热源为二次烟气，进一步提高了对高品位热源的回收利用率。
当然，在另一种实施例中，发动机6排出的烟气经过两个分路管道分别流入高品位蒸发器1及低品位蒸发器12。即，低品位蒸发器12的热源为发动机6排出的一次烟气。可以通过两个分路管道中的烟气流量，优化高品位热源的回收利用率。
低品位预热器11的出口与低品位膨胀机7的进口之间具有两条低品位连接分管路，两条低品位连接分管路上均设置有低品位控制阀；一条低品位连接分管路上设置有用于加热低品位有机工质的低品位加热部件17。
如图5所示，本发明实施例提供的车载朗肯循环余热回收系统中，还包括用于混合空气与发动机6排出的烟气的空气混合腔14，空气混合腔14的进气口与低品位蒸发器12的排气出口连通，空气混合腔14的出气口与发动机6的进气端连接。
从低品位蒸发器12出来的烟气被转化为低温低压的气体，进入空气混合腔14将烟气与新鲜空气进行混合，然后再由发动机6的进气端流入发动机6中，对烟气进行重复燃烧操作，实现了节能减排的作用。
为了提高自动化控制，还包括气流阀13及热控制单元15，气流阀13设置于空气混合腔14的进气口，空气混合腔14的出气口与热控制单元15的进气口连接，热控制单元15能够通过混合气体的温度及压强调节气流阀13的开度。从低品位蒸发器12出来的烟气被转化为低温低压的气体，进入空气混合腔14将烟气与新鲜空气进行混合，热控制单元15通过感应混合气体的温度和压强来调整气流阀13，从而自动控制烟气的流速。本实施例中，低品位蒸发器12的出气端与气流阀13的进气端相连接，气流阀13的出气端与空气混合腔14的进气端相连通，空气混合腔14的出气端与热控制单元15的进气端相连接，热控制单元15的出气端与发动机6的进气端相连接。本实施例中，将烟气循环回路(发动机6—高品位蒸发器1—低品位蒸发器12—空气混合腔14—发动机6)设置在发动机6的外部，并与低品位蒸发器12进行连接，发动机6无需再作另外设计，降低了设计成本；并且，有效利用新鲜空气对烟气进行降温，通过烟气循环回路提升发动机6的热效率。
本实施例中，为了提高燃烧效率，车载朗肯循环余热回收系统还包括空气压缩机16，空气压缩机16的进气口与低品位蒸发器12的排气出口连通，空气压缩机16的出气口与空气混合腔14的进气口连通。
本实施例中，车载朗肯循环余热回收系统还包括高品位回热器3，高品位回热器3设置于第一高品位换热管及第二高品位换热管上，且用于对第一高品位换热管及第二高品位换热管中的流体进行换热；第一高品位换热管为高品位膨胀机2与高品位冷凝器4的进口之间的连接管；第二高品位换热管为高品位冷凝器4的出口与发动机6之间的连接管。
高品位有机工质经过高品位冷凝器4后为液体工质，液体工质通过高品位工质泵5加压后进入高品位回热器3中；高品位有机工质经过高品位蒸发器1后为气体工质，气体工质通过高品位膨胀机2膨胀做功后也进入高品位回热器3中。此时，通过高品位工质泵5进入高品位回热器3中的液体工质与通过高品位膨胀机2进入高品位回热器3的气体工质进行换热，使得液体工质换热升温，再进入高品位蒸发器1中与发动机6的排气进行换热再次升温；而气体工质换热降温，使得气体工质中未参加高品位膨胀机2膨胀做功的能量能够再次被利用。
进一步地，车载朗肯循环余热回收系统还包括低品位回热器8，低品位回热器8设置于第一低品位换热管及第二低品位换热管上，且用于对第一低品位换热管及第二低品位换热管中的流体进行换热；第一低品位换热管为低品位膨胀机7与低品位冷凝器9的进口之间的连接管；第二低品位换热管为低品位冷凝器9的出口管。其中，如图1-图3所示，低品位冷凝器9的出口管为低品位冷凝器9的出口与发动机6之间的连接管。如图4及图5所示，低品位冷凝器9的出口管为低品位冷凝器9的出口与低品位预热器11之间的连接管。
低品位有机工质经过低品位冷凝器9后为液体工质，液体工质通过低品位工质泵10加压后进入低品位回热器8中；低品位有机工质经过发动机6或低品位预热器11后为气体工质，气体工质(在具有低品位预热器11的实施例中经过低品位蒸发器12后)通过低品位膨胀机7膨胀做功后也进入低品位回热器8中。此时，通过低品位工质泵10进入低品位回热器8中的液体工质与通过低品位膨胀机7进入低品位回热器8的气体工质进行换热，使得液体工质换热升温，再进入发动机6或低品位预热器11中进行换热再次升温；而气体工质换热降温，使得气体工质中未参加低品位膨胀机7膨胀做功的能量能够再次被利用。
以上对本发明所提供的车载朗肯循环余热回收系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (18)

1.一种车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，包括：
低品位有机朗肯循环装置，所述低品位有机朗肯循环装置包括发动机(6)、低品位膨胀机(7)、低品位冷凝器(9)及低品位工质泵(10)，所述低品位有机朗肯循环装置的低品位有机工质能够与所述发动机(6)进行换热；
高品位有机朗肯循环装置，所述高品位有机朗肯循环装置包括高品位蒸发器(1)、高品位膨胀机(2)、高品位冷凝器(4)及高品位工质泵(5)，所述高品位有机朗肯循环装置的高品位有机工质进入所述高品位蒸发器(1)与所述发动机(6)排出的烟气热交换。
2.根据权利要求1所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位有机工质进入所述发动机(6)的冷却流道进行换热。
3.根据权利要求2所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述发动机(6)包括具有所述冷却流道的水套，所述水套包括机体水套(61)及机顶水套(63)；
所述机体水套(61)中具有的所述冷却流道为机体冷却流道，所述机顶水套(63)中具有的所述冷却流道为机顶冷却流道；
所述机体冷却流道与所述机顶冷却流道连通，所述冷却流道的进口设置于所述机体冷却流道上，所述冷却流道的出口设置于所述机顶冷却流道上。
4.根据权利要求3所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位有机朗肯循环装置还包括：
设置于所述低品位有机朗肯循环装置的循环流路上的缓冲罐(19)，所述缓冲罐(19)具有旁路进口；
设置于所述机体水套(61)与所述机顶水套(63)之间的三通阀(62)；所述三通阀(62)的进口与所述机体冷却流道连通，所述三通阀(62)的第一出口与所述机顶冷却流道连通，所述三通阀(62)的第二出口与所述旁路进口连通。
5.根据权利要求4所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述缓冲罐(19)设置于所述机体冷却流道的进口处。
6.根据权利要求5所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，还包括设置于所述旁路进口与所述第二出口之间的旁路连接管道上的旁路散热器(20)及旁路工质泵(21)；所述旁路工质泵(21)为所述低品位有机工质由所述第二出口向所述缓冲罐(19)流动提供动力。
7.根据权利要求4所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位有机朗肯循环装置还包括用于控制所述三通阀(62)开度的控制装置(22)。
8.根据权利要求2所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述冷却流道的出口与所述低品位膨胀机(7)的进口之间具有两条低品位连接分管路，两条所述低品位连接分管路上均设置有低品位控制阀；
一条所述低品位连接分管路上设置有用于加热低品位有机工质的低品位加热部件(17)。
9.根据权利要求8所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位加热部件(17)为蓄热器；所述低品位加热部件(17)的蓄热热源为所述发动机(6)排出的烟气。
10.根据权利要求9所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位加热部件(17)的低品位烟气进管路上设置有第一烟气控制阀；
还包括控制柜(18)，所述控制柜(18)包括与所述低品位控制阀及所述第一烟气控制阀通信连接且控制开度的第一控制单元。
11.根据权利要求1所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述高品位蒸发器(1)的工质出口与所述高品位膨胀机(2)的进口之间具有两条高品位连接分管路，两条所述高品位连接分管路上均设置有高品位控制阀；
一条所述高品位连接分管路上设置有用于加热高品位有机工质的高品位加热部件(16)。
12.根据权利要求11所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述高品位加热部件(16)为蓄热器；
所述高品位加热部件(16)的蓄热热源为所述发动机(6)排出的烟气。
13.根据权利要求12所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述高品位加热部件(16)的高品位烟气进管路上设置有第二烟气控制阀；
还包括控制柜(18)，所述控制柜(18)包括与所述高品位控制阀及所述第二烟气控制阀通信连接且控制开度的第二控制单元。
14.根据权利要求1所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位有机朗肯循环装置还包括低品位预热器(11)；
所述低品位有机工质进入所述低品位预热器(11)与所述发动机(6)的冷却流道中的冷却剂进行换热。
15.根据权利要求14所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述低品位有机朗肯循环装置还包括低品位蒸发器(12)；
所述低品位有机工质进入所述低品位蒸发器(12)与所述发动机(6)排出的烟气进行换热。
16.根据权利要求15所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，所述发动机(6)排出的烟气依次经过所述高品位蒸发器(1)及所述低品位蒸发器(12)；
或，所述发动机(6)排出的烟气经过两个分路管道分别流入所述高品位蒸发器(1)及所述低品位蒸发器(12)。
17.根据权利要求15所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，还包括气流阀(13)、热控制单元(15)、空气压缩机(16)及用于混合空气与所述发动机(6)排出的烟气的空气混合腔(14)，所述空气混合腔(14)的进气口与所述低品位蒸发器(12)的排气出口连通，所述空气混合腔(14)的出气口与所述发动机(6)的进气端连接；
所述气流阀(13)设置于所述空气混合腔(14)的进气口，所述空气混合腔(14)的出气口与所述热控制单元(15)的进气口连接，所述热控制单元(15)能够通过混合气体的温度及压强调节所述气流阀(13)的开度；
还包括空气压缩机(16)，所述空气压缩机(16)的进气口与所述低品位蒸发器(12)的排气出口连通，所述空气压缩机(16)的出气口与所述空气混合腔(14)的进气口连通。
18.根据权利要求1所述的车载朗肯循环余热回收系统，其特征在于，还包括高品位回热器(3)，所述高品位回热器(3)设置于第一高品位换热管及第二高品位换热管上，且用于对所述第一高品位换热管及所述第二高品位换热管中的流体进行换热；所述第一高品位换热管为所述高品位膨胀机(2)与所述高品位冷凝器(4)的进口之间的连接管；所述第二高品位换热管为所述高品位冷凝器(4)的出口与所述发动机(6)之间的连接管；
和/或，还包括低品位回热器(8)，所述低品位回热器(8)设置于第一低品位换热管及第二低品位换热管上，且用于对所述第一低品位换热管及所述第二低品位换热管中的流体进行换热；所述第一低品位换热管为所述低品位膨胀机(7)与所述低品位冷凝器(9)的进口之间的连接管；所述第二低品位换热管为所述低品位冷凝器(9)的出口管。
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