CN111051654A - 带热交换器的废热回收系统 - Google Patents

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T·C·恩斯特
J·S·克洛斯
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Abstract

提供了一种废热回收系统(100)。至少一个热交换器(104)流体地联接到废热源(102)，并且被配置成选择性地从废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)。能量转换装置(112)流体地联接到所述至少一个热交换器(104)，并且被配置成成接收工作流体(108)并且利用从废热源(102)回收的热量产生用于做功的能量或将能量传递到另一装置。冷凝器(122)流体地联接到能量转换装置(112)并且被配置成接收来自能量转换装置(112)的工作流体(108)并且将工作流体(108)冷凝成液相。

Description

带热交换器的废热回收系统
相关申请
本申请要求标题为“具有热交换器的废热回收系统”、代理人卷号为CI-17-0259-01-US、于2017年5月17日提交的美国临时申请No.62/507,449的权益，其公开内容通过引用明确并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及能量回收系统，并且更具体地涉及具有用于内燃机的热交换器的废热回收系统。
背景技术
内燃机可以有多种不同的配置。一些是火花点火的，其中空气和燃料(例如汽油)的混合物被输送到发动机的每个气缸并且在发动机循环期间的特定时间由例如火花塞点火以引起燃烧。燃烧使气缸中的活塞移动，引起曲轴旋转，曲轴将动力传递到传动系。其它发动机是压缩点火的，其中空气和燃料(例如柴油)的混合物被输送到每个汽缸，该汽缸在活塞的压缩冲程期间由于汽缸中的混合物的压缩而燃烧。在操作期间，发动机通常产生比操作活塞、曲轴和传动系所需的热量和能量更多的热量和能量。
用于回收发动机产生的热量的传统废热回收系统提供了提高发动机效率的手段，否则这些热量将通过冷却和排热而损失。热量通常从高温源(例如，由内燃机(ICE)产生的排气或压缩进气)回收。这种高级废热回收系统包括构造成从高温源提取热量的部件。这些部件可包括排气再循环(EGR)锅炉、预增压空气冷却器(预CAC)、排气系统热交换器或配置成从高级热源提取热量的其它部件。
然而，传统的废热回收系统不能提供更高水平的性能，并且不像现有应用那样紧凑或容易集成到现有应用中。常规废热回收系统的缺点包括重量高、制造和操作成本高以及组装和制造困难。因此，需要开发一种解决上述一个或多个缺点的废热回收系统。
发明内容
在一个实施例中，本公开提供了一种废热回收系统。至少一个热交换器流体地联接到废热源，并且被配置为选择性地从废热源回收热量以加热工作流体。至少一个能量转换装置流体地联接到所述至少一个热交换器，并且配置成接收所述工作流体并且使用从所述废热源回收的热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置。冷凝器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且被配置为从所述至少一个能量转换装置接收所述工作流体并且将所述工作流体冷凝成液相。同流换热器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且构造成接收来自所述至少一个能量转换装置的工作流体并且将所述工作流体的至少一部分传送到所述至少一个热交换器。
在此实施例的一个方面中，至少一个能量转换装置使用所产生的能量提供电力或机械动力。在一个示例中，能量转换装置可以是活塞膨胀器、螺杆膨胀器、涡旋膨胀器、摆线膨胀器和涡轮膨胀器中的一个。在另一示例中，能量转换装置包括多个工作流体入口和多个工作流体出口中的至少一者。工作流体包括以下中的至少一种：水、乙醇、甲苯、乙二醇、水和乙二醇混合物、油、R245fa、R245fa的低GWP替代物、R1233zd(e)、其它烃基工作流体、其它氢氟碳基工作流体、油、这些工作流体的任何混合物。所述至少一个热交换器或同流换热器包括多个微管和多个微通道中的至少一者。废热源包括排气、再循环排气(EGR)、冷却剂、润滑剂、增压空气和上述源的任何组合(例如，混合增压，其是EGR和增压空气混合在一起)中的至少一者。
在该实施例的另一方面，废热锅炉流体地联接到至少一个热交换器，并且构造成接收来自至少一个热交换器的工作流体并且蒸发所述工作流体并且将蒸发的工作流体传送到至少一个能量转换装置。废热锅炉被配置为从后处理装置产生的排气中提取热量以加热工作流体。
在该实施例的又一方面，同流换热器包括多个微管。同流换热器与冷凝器、至少一个能量转换装置和至少一个热交换器流体地联接。冷凝器流体地联接到过冷却器，该过冷却器经由进给泵流体地联接到同流换热器。
在本公开的另一实施例中，废热回收系统具有排气再循环(EGR)过热器和EGR锅炉，两者都流体地一起联接到废热源并且被配置为选择性地从废热源回收热量以加热工作流体。至少一个能量转换装置流体地联接到EGR过热器和EGR锅炉，并且构造成接收工作流体并且利用从废热源回收的热量产生用于做功的能量或者将能量传递到另一装置。冷凝器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且配置成从所述至少一个能量转换装置接收所述工作流体并且将所述工作流体冷凝成液相，其中所述EGR过热器和所述EGR锅炉中的至少一者包括多个微管。
在该实施例的一个方面，废热源包括排气、再循环排气(EGR)、冷却剂、润滑剂、增压空气和上述源的任意组合中的至少一者。来自排气的热量由废热锅炉回收，来自冷却剂的热量由冷却剂锅炉回收，来自增压空气的热量由增压冷却器或预增压空气冷却器回收。例如，“增压冷却器”将对进入的发动机空气进行所有冷却，而“预增压冷却器”将仅进行部分冷却。工作流体从预增压空气冷却器经由废热锅炉和冷却剂锅炉流体地连通到EGR过热器。
在该实施例的另一方面，同流换热器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且构造成接收来自所述至少一个能量转换装置的工作流体并且将所述工作流体的至少一部分传送到所述冷凝器。
在本公开的又一实施例中，废热回收系统包括集成的排气再循环(EGR)锅炉/过热器，其流体地联接到冷却剂锅炉并且被配置为选择性地从冷却剂锅炉回收热量以加热工作流体。至少一个能量转换装置流体地联接到集成EGR锅炉/过热器，并构造成接收工作流体并产生用于做功的能量或使用从冷却剂锅炉回收的热量将能量传递到另一装置。冷凝器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且被配置为从所述至少一个能量转换装置接收所述工作流体并且将所述工作流体冷凝成液相。
在该实施例的一个方面，冷却剂锅炉连接到与发动机和用于循环冷却剂的散热器流体连通的泵。在该实施例的另一方面，涡轮机组件流体地联接到至少一个能量转换装置，并且配置成使用工作流体产生能量。涡轮机组件流体地联接到冷凝器，用于接收来自冷凝器的工作流体。涡轮机组件包括齿轮箱和驱动离合器，并且流体地联接到油箱、油冷却器和油泵中的至少一个。EGR锅炉/过热器包括多个微管。
在本公开的又一实施例中，废热回收系统包括至少一个热交换器，该热交换器具有多个微管并且流体地联接到废热源并且被配置为选择性地从废热源回收热量以加热工作流体。至少一个能量转换装置流体地联接到所述至少一个热交换器，并且配置成接收所述工作流体并且使用从所述废热源回收的热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置。冷凝器流体地联接到所述至少一个能量转换装置，并且被配置为从所述至少一个能量转换装置接收所述工作流体并且将所述工作流体冷凝成液相。
虽然公开了多个实施例，但是本领域技术人员从以下示出和描述本公开的说明性实施例的详细描述中，本公开的其他实施例将变得显而易见。因此，附图和详细描述应被认为是说明性的而非限制性的。
附图说明
通过结合附图参考本公开的实施例的以下描述，本公开的上述和其它特征以及获得它们的方式将变得更加明显，并且本公开本身将被更好地理解，其中：
图1是根据本公开的实施例的具有热交换器的废热回收系统的示意性框图；
图2是根据本公开的实施例的图1所示的废热回收系统的第一示例的示意性框图；
图3是根据本公开的实施例的图1所示的废热回收系统的第二示例的示意性框图；以及
图4是根据本公开的实施例的图1所示的废热回收系统的第三示例的示意性框图。
虽然本公开适用于各种修改和替代形式，但是具体实施例已经在附图中以示例的方式示出并且在下面详细描述。然而，本发明的目的不是将本公开限于所描述的特定实施例。相反，本公开旨在覆盖落入由所附权利要求限定的本公开的范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成本文的一部分的附图，且其中以说明的方式展示实践本发明的特定实施例。这些实施例被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本公开，并且应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。因此，下面的详细描述不是限制性的，并且本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本文描述的废热回收系统的实例涉及与使用一个或多个热交换器(例如冷却剂锅炉)的发动机一起使用的废热回收系统。本文描述的用于从冷却剂提取热量的废热回收系统的实例可提供若干益处，包括例如(1)提高发动机效率和燃料经济性；(2)减小回收系统的总体尺寸；(3)提高回收系统的运行和/或制造成本；(4)从冷却剂中提取热量，否则该热量会损失到用于预热和蒸发工作流体的环境中；(5)选择性地控制流向热交换器或散热器的冷却剂流；以及(6)预热和蒸发与高级废热结合使用的工作流体，从而增加废热回收系统的功率输出。
现在参考图1，示出了根据本公开实施例的示例性废热回收系统100。废热回收系统100包括废热源102和至少一个热交换器104，这二者流体地联接到彼此以交换热量。例如，系统100被配置成基于诸如发动机的废热源102的操作条件选择性地从作为低级热源的冷却剂106回收热量。在共同转让的美国专利No.7,866,157、8,544,274、和8,627,663，以及国际申请No.PCT/US15/57329中也描述了其它示例性废热回收系统，所有这些文献的公开内容全部引入作为参考。可能的废热源102包括EGR、冷却剂、增压空气、混合EGR和增压空气(混合增压)、发动机和/或废热回收油、排气等。
废热源102可包括ICE，例如柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、容积式发动机、旋转式发动机或任何其它合适的发动机，其将燃料(例如柴油、汽油、天然气、生物柴油、乙醇或其任何组合或任何其它合适的燃料)转换成机械能。该转换产生热量，该热量加热发动机缸体或发动机的其它壳体部件。为了冷却发动机，冷却剂106被泵送通过发动机缸体或发动机的其它壳体。冷却剂106可具有足够的热容量以从发动机吸取大部分热量。冷却剂106可包括任何合适的冷却剂，例如，适于与柴油发动机一起使用的冷却剂。
热交换器104可以是例如微管或微通道热交换器，并且可以设想微管和微通道热交换器的任意数量的组合。在另一实例中，热交换器104基于有机朗肯循环(ORC)技术构造和布置，但也可应用于其它合适的废热回收系统，例如布雷顿循环、Kalina循环、吸收和/或吸附循环等。在一些实施例中，热交换器104从发动机(例如，往复式、涡轮等)回收热量，并从可利用的废热源产生机械能和/或电力或其它合适的功(例如，制冷或空调等)。
例如，微管换热器可用于废热回收部件，例如从发动机源接收废热的部件(例如，冷却剂锅炉、EGR锅炉/过热器、尾管锅炉、增压空气冷却器、混合增压冷却器、发动机油冷却器、废热回收油冷却器、废热锅炉、同流换热器、冷凝器、过冷却器等)。在另一示例中，回热或效率提高部件(例如同流换热器或废热回收油冷却器)也可与燃气涡轮发动机的燃烧部分结合使用以提高其总效率。在又一示例中，诸如冷凝器和/或过冷却器的排热部件用于采用可用的液体槽，诸如冷冻水，或者用于使用循环回路来将废热回收冷凝器连接到外部空气冷却式热交换器。在该配置中，系统100提供降低的系统成本(例如，用户的较低的总拥有成本和较短的回报)、提高的性能(例如，降低的车辆排放)和更容易的车辆安装(例如，提供附加的新应用和/或市场的系统集成的较低成本)。
在图1中，热交换器104流体地联接到废热源102并且构造成从冷却剂106提取热量以加热工作流体108。工作流体108可包括任何合适的工作流体，其可从高级热源提取热量并改变相，例如蒸发。这种冷却剂可包括水、乙醇、乙二醇(例如防冻剂)、水和乙二醇的混合物、油或任何其它合适的冷却剂。此外，冷却剂可包括添加剂，例如缓蚀剂、消泡剂、染料和/或其它添加剂。合适的添加剂可包括磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、羧酸盐、任何其它合适的添加剂或其组合。例如，工作流体可以包括来自Honeywell的
Figure BDA0002274937660000061
R-245fa、基于现有制冷剂的工作流体的低GWP替代物(例如R-1233zd(e)或类似物)、来自Dow Chemical Co.的
Figure BDA0002274937660000063
来自美国Nickeloid的
Figure BDA0002274937660000062
甲苯、十二烷、异十二烷、甲基十一烷、新戊烷、新戊烷、辛烷、水/甲醇混合物、乙醇蒸汽，并且可以使用适用于预期温度范围以及适用于各种所述装置和系统的材料的其他流体，例如烃基工作流体或基于氢氟烃的工作液。
热交换器104可包括可从冷却剂106提取热量并将热量传递到工作流体108的任何合适的热交换器。冷却剂106的温度可足以预热工作流体108并使工作流体108改变相(例如蒸发)。在此实例中，热交换器104被配置为允许冷却剂106沿第一方向(例如，沿热交换器104的纵向轴线从左到右)流过，如图1所示。此外，工作流体108沿与第一方向相反的第二方向(例如，从右到左)流过热交换器104。在其它实施例中，热交换器104可构造成使得第一方向与第二方向相同，即冷却剂106和工作流体108沿相同方向彼此平行地流过热交换器104。也可考虑其它合适的布置以适合不同的应用。
热交换器104还流体地联接到可选的废热锅炉110，废热锅炉110构造成从热交换器104接收预热的工作流体108并且蒸发工作流体108并且将蒸发的工作流体传送到能量转换装置112。废热锅炉110使用从废热源102产生的尾管废气118经由控制阀116(例如，三通止回阀)从后处理装置114接收热量。更具体地，热交换器104构造成从诸如来自废热源102的排气(例如柴油排气)或传送到废热源102中的压缩进气之类的高级热源提取热量。高级热源具有比冷却剂的峰值温度(例如，在某些实施例中在约180华氏度至约230华氏度的范围内)高得多的峰值温度(例如，在某些实施例中在约550华氏度至约1300华氏度的范围内)。
能量转换装置112接收蒸发的工作流体108，并构造成使用从废热源102回收的热量产生用于执行附加工作或将能量传递到另一装置或系统的能量。例如，能量转换装置112可包括涡轮、活塞、涡卷、螺杆、回转器或其它类型的膨胀器装置，其由于膨胀工作流体蒸发而移动(例如，旋转)以提供额外的功。例如，膨胀机装置的动力可经由齿轮或皮带传动或使用发电机机械地提取。在一些实施例中，额外的功可被馈送到发动机的传动系中以机械地或电气地(例如，通过转动发电机)补充发动机的动力，或者其可被用于驱动发电机并为电气装置、寄生装置或蓄电池(未示出)提供动力。或者，能量转换装置112可用于将能量从一个系统传递到另一个系统(例如，将热能从废热回收系统100传递到用于加热系统的流体)。
系统100中还包括可选的同流换热器120，其构造成接收来自能量转换装置112的膨胀的工作流体108并将至少一部分预热的工作流体108传送到热交换器104。同流换热器120流体地联接到冷凝器122(例如，多通道冷凝器)和也流体地联接到同流换热器120的过冷却器124。冷凝器122和过冷却器124构造成接收来自同流换热器120的工作流体108并将工作流体108冷凝成液相。供给泵126流体地联接到过冷却器124并且构造成泵送工作流体108通过废热回收系统100的液体回路。废热回收系统100的另外的示例在图2至图4中更详细地示出。
现在参考图2，示出了根据本公开实施例的另一示例性废热回收系统200。相同的附图标记表示图1中所示的相同元件。在该示例中，代替图1所示的单个热交换器104，EGR过热器202和EGR锅炉204流体地联接在一起，以从一个或多个废热源提取热量，用于预热或过热工作流体108。在一个示例中，EGR过热器202和EGR锅炉204是单独的单元，但是它们可以组合成一个组件以适合应用。例如，EGR气体206由EGR过热器202接收并传送到EGR锅炉204中用于热交换操作。此外，冷却剂锅炉208流体地联接到废热锅炉110和预增压空气冷却器210。冷却剂锅炉208构造成从冷却剂106提取热量以加热工作流体108。冷却剂锅炉208还构造成从预增压空气冷却器210接收预热的工作流体108，并将工作流体108输送至废热锅炉110。预增压空气冷却器210从例如涡轮增压器(未示出)接收增压空气212。这样，工作流体108经由废热锅炉110和冷却剂锅炉208从预增压空气冷却器210流体地传送到EGR过热器202。然而，根据应用，预增压空气冷却器210、冷却剂锅炉208和废热锅炉110的布置顺序是可变的。也可考虑其它合适的序列。
在此实例中，同流换热器120被配置为从能量转换装置112接收膨胀的工作流体108且将经预热的工作流体108的至少一部分传送到预增压空气冷却器210。同流换热器120流体地联接到升高的接收器214和阀歧管216。冷凝器122和过冷却器124也流体地联接到同流换热器120。冷凝器122和过冷却器124可构造成接收来自同流换热器120和/或阀歧管216的工作流体108，并将工作流体108冷凝成液相。供给泵126流体地联接到过冷却器124和阀歧管216，并且构造成泵送工作流体108通过废热回收系统液体回路。过滤器218设置在进料泵126的下游和阀歧管216的上游。过滤器218构造成从工作流体108中去除颗粒或污染物。在一些实施例中，干燥器也与过滤器218结合使用以适应不同的应用。
在操作期间，工作流体108通过废热锅炉110、冷却剂锅炉208和预增压空气冷却器210的蒸发可减少EGR过热器202加热工作流体108所需的能量的量，使得其完成相变并过热。在这种布置中，工作流体108可以在废热锅炉110中蒸发，并且EGR过热器202可以仅用于使蒸发的工作流体108过热。这可增加废热回收系统200的功率输出和/或允许工作流体108过热到甚至更高的温度，从而增加能量转换装置112可从工作流体108提取的功的量。
现在参考图3，示出了根据本公开实施例的另一示例性废热回收系统300。相同的附图标记表示图1至图2中所示的相同元件。在该示例中，代替具有如图2所示的单独的EGR过热器202和EGR锅炉204，集成EGR锅炉/过热器302用于从冷却剂106提取热量以加热工作流体108。此外，废热回收系统300包括与发动机306处于流体连通的泵304和用于使冷却剂106在车辆中循环的散热器308。在一些实施例中，冷却剂锅炉208使用恒温器310和冷却剂控制阀312流体地联接到集成EGR锅炉/过热器302和发动机306。系统300构造成基于发动机306的工况选择性地从冷却剂106回收热量。
散热器308构造成接收来自发动机306的加热的冷却剂106，并且进一步构造成冷却冷却剂106。冷却的冷却剂106然后可被传送回到发动机306。散热器308可以包括任何合适的散热器，例如空气冷却的散热器。鼓风机或风扇(未示出)可用于和构造成迫使空气通过散热器308以冷却流过散热器308的冷却剂106。泵304流体地联接到发动机306并且构造成泵送冷却剂106通过发动机306，例如通过发动机306的发动机缸体或其它壳体以冷却发动机306。此外，泵304流体联接到散热器308以从散热器308接收冷却的冷却剂106。
恒温器310与发动机306和泵304流体地联接。恒温器310构造成当发动机306已经达到预定温度时将冷却剂106引向包括散热器308和冷却剂锅炉208的冷却回路。例如，恒温器310可以包括温度激活阀。当发动机306的温度低于预定的发动机温度阈值时，例如在环境温度下，在发动机启动时，恒温器310的阀关闭，阻止冷却剂106向冷却回路的任何流动，并引导冷却剂流回到发动机306中。这允许发动机306在发动机暖机期间快速暖机。一旦发动机306达到或超过预定的发动机温度阈值(例如，大约200华氏度的操作温度)，恒温器310的阀打开，允许冷却剂106从发动机306流到冷却回路(例如，散热器和/或冷却剂热交换器)。
如上所述，蒸发的工作流体108被传送至能量转换装置112，能量转换装置112被配置为执行附加的工作或将能量传递至另一装置或系统。在该示例中，涡轮机组件314流体地联接到能量转换装置112，并且构造成由于膨胀工作流体蒸气而产生能量或功率。所产生的功率可被供应到发动机的传动系以机械地或电气地(例如，通过转动发电机)补充发动机的功率，或者其可被用于驱动发电机并向电气装置、寄生装置或蓄电池(未示出)供电。或者，能量转换装置112可用于将能量或功率从一个系统传递到另一系统。
另一供给泵316流体地联接到涡轮机组件314并且构造成将工作流体108泵送到同流换热器120。旁通阀318也可流体地联接到供给泵316以旁通工作流体108的流体流，如图3所示。排放阀320流体地联接到过冷却器124，用于从接收器214接收工作流体108。还可以在系统300的液体回路的不同位置考虑附加的控制阀以适合不同的应用。例如，止回阀322构造成选择性地将从过冷却器124接收的工作流体108重新引导到接收器214。EGR温度阀324构造成基于工作流体108的温度选择性地将工作流体108重新引导到集成EGR锅炉/过热器302。
例如，EGR温度阀324可包括主动恒温器(例如，温度激活阀)或任何其它主动阀。在各种实施例中，这些控制阀根据应用包括二通或三通阀。此外，一个或多个排油/蒸气排放导管326流体地联接到涡轮机组件314和同流换热器120。在一个示例中，第一导管326将涡轮机组件314流体连接到同流换热器120的入口。在另一示例中，第二导管326将涡轮机组件314流体连接到同流换热器120的出口。也可考虑其它合适的布置以适合不同的应用。
现在参考图14，示出了根据本公开的实施例的另一示例性废热回收系统400。相同的附图标记表示图1至图3中所示的相同元件。在该示例中，图3所示的集成EGR锅炉/过热器302与图1所示的废热锅炉110流体地联接，以从排气尾管118吸取热量以加热工作流体108。图2中所示的系统200的同流换热器120、冷凝器122、过冷却器124、接收器214和阀歧管216的布置类似地应用于系统400中。系统400的一个方面是涡轮/齿轮箱组件402包括能量转换装置112、涡轮机组件314、油箱404、油冷却器406和油泵/过滤器408。
在一些实施例中，涡轮机组件314包括齿轮箱和由齿轮箱油润滑的驱动离合器，并且齿轮箱油被排放到油箱404中。油冷却器406流体地联接到涡轮机组件314以接收齿轮箱油，并且将其传送到油箱404中。使用油泵/过滤器408将油箱404中接收的齿轮箱油供应回到涡轮机组件314。齿轮箱通气管道410流体地连接油箱404和能量转换装置112，并且刮油器管线412流体地连接能量转换装置112和涡轮机组件314。在涡轮/齿轮箱组件402中示出的部件的其它合适的布置也被考虑以适合不同的应用。
应当理解，以上描述是说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上描述之后，许多其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，预期除了与一个实施例相关联地描述的特征之外或者作为与一个实施例相关联地描述的特征的替代，可选地采用与另一实施例相关联地描述的特征。因此，本公开的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种车辆的废热回收系统(100)，包括：
至少一个热交换器(104)，其流体地联接到与所述车辆关联的废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述至少一个热交换器(104)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相；以及
同流换热器(120)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)的至少一部分传送到所述至少一个热交换器(104)，
其中所述至少一个热交换器(104)或所述同流换热器(120)包括多个微管和多个微通道这二者中的至少一者，并且所述冷凝器(122)流体地联接到过冷却器(124)，所述过冷却器(124)流体地联接到所述同流换热器(120)。
2.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)使用所产生的能量提供电力或机械动力。
3.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)包括以下中的至少一者：活塞膨胀器、螺杆膨胀器、涡旋膨胀器、摆线膨胀器和涡轮膨胀器。
4.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)包括多个工作流体入口和多个工作流体出口这二者中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述工作流体(108)包括以下中的至少一种：水、乙醇、甲苯、乙二醇、水和乙二醇混合物、油、R245fa、R245fa的低GWP替代物、R1233zd(e)、其它烃基工作流体、其它氢氟碳基工作流体、油、这些工作流体的任何混合物。
6.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述废热源(102)包括以下中的至少一种：排气、再循环排气(EGR)、冷却剂、润滑剂和增压空气。
7.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，该废热回收系统还包括与所述至少一个热交换器(104)流体地联接的废热锅炉(110)，所述废热锅炉(110)被配置成接收来自所述至少一个热交换器(104)的所述工作流体(108)并蒸发所述工作流体(108)并将蒸发的所述工作流体(108)传送至所述至少一个能量转换装置(112)。
8.根据权利要求7所述的废热回收系统(100)，其中所述废热锅炉(110)被配置成从后处理装置(114)所产生的废气中提取热量以加热所述工作流体(108)。
9.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述同流换热器(120)包括多个微管。
10.根据权利要求9所述的废热回收系统(100)，其中所述同流换热器(120)与所述冷凝器(122)、所述至少一个能量转换装置(112)和所述至少一个热交换器(104)流体地联接。
11.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述过冷却器(124)经由进给泵(126)流体地联接到所述同流换热器(120)。
12.一种车辆的废热回收系统(200)，包括：
废气再循环(EGR)过热器(202)和EGR锅炉(204)，这两者一起流体地联接到与所述车辆关联的废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述EGR过热器(202)和所述EGR锅炉(204)，并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相，
其中所述EGR过热器(202)和所述EGR锅炉(204)中的至少一者包括多个微管。
13.根据权利要求12所述的废热回收系统(200)，其中所述废热源(102)包括以下中的至少一种：排气、再循环排气(EGR)、冷却剂(106)、润滑剂和增压空气(212)。
14.根据权利要求13所述的废热回收系统(200)，其中来自所述废气的所述热量由废热锅炉(110)回收，来自所述冷却剂(106)的所述热量由冷却剂锅炉(208)回收，并且来自所述增压空气(212)的所述热量由增压冷却器或预增压空气冷却器(210)回收。
15.根据权利要求14所述的废热回收系统(200)，其中所述工作流体(108)从所述预增压空气冷却器(210)经由所述废热锅炉(110)和所述冷却剂锅炉(208)被流体地传送到所述EGR过热器(202)。
16.根据权利要求14所述的废热回收系统(200)，该废热回收系统还包括与所述至少一个能量转换装置(112)流体地联接的同流换热器(120)，所述同流换热器被配置为从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并将所述工作流体(108)的至少一部分传送到所述冷凝器(122)。
17.一种车辆的废热回收系统(300)，包括：
集成排气再循环(EGR)锅炉/过热器(302)，其流体地联接到冷却剂锅炉(208)并且被配置成选择性地从所述冷却剂锅炉(208)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述集成EGR锅炉/过热器(302)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述冷却剂锅炉(208)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相。
18.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，其中所述冷却剂锅炉(208)连接到泵(304)，所述泵与发动机(306)和散热器(308)处于流体连通用于循环冷却剂(106)。
19.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，该废热回收系统还包括涡轮机组件(314)，所述涡轮机组件(314)流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成使用所述工作流体(108)来产生所述能量。
20.根据权利要求19所述的废热回收系统(300)，其中所述涡轮机组件(314)包括齿轮箱和驱动离合器并且流体地联接至以下中的至少一者：油箱(404)、油冷却器(406)和油泵(408)。
21.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，其中所述集成EGR锅炉/过热器(302)包括多个微管。
22.一种车辆的废热回收系统(100)，包括：
至少一个热交换器(104)，其具有多个微管并且流体地联接到与所述车辆关联的废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述至少一个热交换器(104)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相，
其中所述冷凝器(122)流体地联接到过冷却器(124)，所述过冷却器(124)流体地联接到所述至少一个热交换器(104)。

Claims (22)

1.一种废热回收系统(100)，包括：
至少一个热交换器(104)，其流体地联接到废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述至少一个热交换器(104)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相；以及
同流换热器(120)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)的至少一部分传送到所述至少一个热交换器(104)，
其中所述至少一个热交换器(104)或所述同流换热器(120)包括多个微管和多个微通道这二者中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)使用所产生的能量提供电力或机械动力。
3.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)包括以下中的至少一者：活塞膨胀器、螺杆膨胀器、涡旋膨胀器、摆线膨胀器和涡轮膨胀器。
4.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述至少一个能量转换装置(112)包括多个工作流体入口和多个工作流体出口这二者中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述工作流体(108)包括以下中的至少一种：水、乙醇、甲苯、乙二醇、水和乙二醇混合物、油、R245fa、R245fa的低GWP替代物、R1233zd(e)、其它烃基工作流体、其它氢氟碳基工作流体、油、这些工作流体的任何混合物。
6.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述废热源(102)包括以下中的至少一种：排气、再循环排气(EGR)、冷却剂、润滑剂和增压空气。
7.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，该废热回收系统还包括与所述至少一个热交换器(104)流体地联接的废热锅炉(110)，所述废热锅炉(110)被配置成接收来自所述至少一个热交换器(104)的所述工作流体(108)并蒸发所述工作流体(108)并将蒸发的所述工作流体(108)传送至所述至少一个能量转换装置(112)。
8.根据权利要求7所述的废热回收系统(100)，其中所述废热锅炉(110)被配置成从后处理装置(114)所产生的废气中提取所述热量以加热所述工作流体(108)。
9.根据权利要求1所述的废热回收系统(100)，其中所述同流换热器(120)包括多个微管。
10.根据权利要求9所述的废热回收系统(100)，其中所述同流换热器(120)与所述冷凝器(122)、所述至少一个能量转换装置(112)和所述至少一个热交换器(104)流体地联接。
11.根据权利要求9所述的废热回收系统(100)，其中所述冷凝器(122)流体地联接到过冷却器(124)，所述过冷却器(124)经由进给泵(126)流体地联接到所述同流换热器(120)。
12.一种废热回收系统(200)，包括：
废气再循环(EGR)过热器(202)和EGR锅炉(204)，这两者一起流体地联接到废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述EGR过热器(202)和所述EGR锅炉(204)，并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相，
其中所述EGR过热器(202)和所述EGR锅炉(204)中的至少一者包括多个微管。
13.根据权利要求12所述的废热回收系统(200)，其中所述废热源(102)包括以下中的至少一种：排气、再循环排气(EGR)、冷却剂(106)、润滑剂和增压空气(212)。
14.根据权利要求13所述的废热回收系统(200)，其中来自所述废气的所述热量由废热锅炉(110)回收，来自所述冷却剂(106)的所述热量由冷却剂锅炉(208)回收，并且来自所述增压空气(212)的所述热量由增压冷却器或预增压空气冷却器(210)回收。
15.根据权利要求14所述的废热回收系统(200)，其中所述工作流体(108)从所述预增压空气冷却器(210)经由所述废热锅炉(110)和所述冷却剂锅炉(208)被流体地传送到所述EGR过热器(202)。
16.根据权利要求14所述的废热回收系统(200)，该废热回收系统还包括与所述至少一个能量转换装置(112)流体地联接的同流换热器(120)，所述同流换热器被配置为从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并将所述工作流体(108)的至少一部分传送到所述冷凝器(122)。
17.一种废热回收系统(300)，包括：
集成排气再循环(EGR)锅炉/过热器(302)，其流体地联接到冷却剂锅炉(208)并且被配置成选择性地从所述冷却剂锅炉(208)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述集成EGR锅炉/过热器(302)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述冷却剂锅炉(208)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相。
18.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，其中所述冷却剂锅炉(208)连接到泵(304)，所述泵与发动机(306)和散热器(308)处于流体连通用于循环冷却剂(106)。
19.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，该废热回收系统还包括涡轮机组件(314)，所述涡轮机组件(314)流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成使用所述工作流体(108)来产生所述能量。
20.根据权利要求19所述的废热回收系统(300)，其中所述涡轮机组件(314)包括齿轮箱和驱动离合器并且流体地联接至以下中的至少一者：油箱(404)、油冷却器(406)和油泵(408)。
21.根据权利要求17所述的废热回收系统(300)，其中所述集成EGR锅炉/过热器(302)包括多个微管。
22.一种废热回收系统(100)，包括：
至少一个热交换器(104)，其具有多个微管并且流体地联接到废热源(102)并且被配置成选择性地从所述废热源(102)回收热量以加热工作流体(108)；
至少一个能量转换装置(112)，其流体地联接到所述至少一个热交换器(104)并且被配置成接收所述工作流体(108)并且使用从所述废热源(102)回收的所述热量产生用于做功的能量或者将所述能量传递到另一装置；以及
冷凝器(122)，其流体地联接到所述至少一个能量转换装置(112)并且被配置成从所述至少一个能量转换装置(112)接收所述工作流体(108)并且将所述工作流体(108)冷凝成液相。
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