CN1818358A - 内燃机尾气热能回收利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机尾气热能回收利用装置，它的尾气排气管由主排气管与取热排气管并联连接而成，取热排气管处安装取热器；取热器的出口与燃料油箱里的加热盘管用高温导热油管连接，该加热盘管外设有加热套管，在加热盘管下方的加热套管内固定连接一块底板，在底板下方再连接加热裙座，燃料油管穿过底板并置于加热裙座内，导热油回流管与导热油循环泵箱连接，循环油泵固定放入导热油循环泵箱内，循环油泵的出口用管道与取热器的入口连接，导热油循环泵箱顶部安装排气呼吸管。本发明有效利用了内燃机尾气热能，在冬季用于燃料油和电瓶加热，夏季可用于空调制冷，适用于各种车辆、轮船。

Description

内燃机尾气热能回收利用装置
一、技术领域：
本发明涉及一种废气热能回收利用装置，具体涉及内燃机尾气热能回收利用装置。
二、背景技术：
目前内燃机应用十分广泛，随着柴油发动机在工农上的应用和汽车的普及使用，国家的石油资源有很大的比例消耗在内燃机上，就燃料使用情况分析如下。
1.内燃机热平衡分析
现在的内燃机、特别是汽车，其燃料油的有效利用率不高。若假定把燃料油完全燃烧所产生的热量看成100％。表示转变的能量如何在各部分中进行分配称为热平衡。能量一般被分到以下四个部分：①有效功(有效的输出功率)、②损失到冷却介质中(冷却水)的热量、③损失到排气中的热量、④辅助机构驱动和摩擦损失及由辐射和传导而损失到周围环境的热量。
从现有的数据统计中可看出热平衡情况大概是：有效输出功率占30-40％；冷却损失占20-35％；排气损失占25-45％；其余损失占2-5％；排气的热损失约占总热量的30-40％之间。这样多的高温烟气向外排放，既浪费了大量的能源，又污染了环境。虽然人们也采用多种手段进行尾气热能回收，例如涡轮增压装置，尾气热能发电，但是涡轮冷却回收的热量占排出热量约5％，因此要想方法，尽可能多回收热量，使其变成有用功。
2.内燃机和汽车在运行中存在以下的问题
柴油机冬季燃料问题：①由于冬季温度低，柴油流动性差，电瓶放电速度慢，导致起动困难；②冬季由于环境温度低，使用的柴油凝固点要低于环境温度5-7℃，这样低熔点燃料的成本费用增加；③冬天环境温度低，导致油箱温度低，柴油的流动性变差，粘度增大，喷射时雾化性差，燃烧不尽，未燃尽成份增加，对环境污染增大，同时排气时热损失变大。
夏季汽车运行的空调问题，现在汽车空调消耗的功率约3kw-7.5kw，汽车在怠速工作时和低速行驶时，发动机的输出功率很小。为了使空调正常运行，只能提高转速，输出足够的功率来驱动空调运行。如果用热功当量计算：按平均5kw[1k＝4.18J]，柴油的热值约1万大卡：有效做功利用率按50％计算，每运行1小时多消耗燃烧约1kg左右。
综上所述，内燃机汽车一方面浪费掉大量能源，同时又需要大量的能源。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是利用尾气排出的热能，并将该热能输送到燃料油箱、空调机等指定的热负载中去，对热负荷进行加热的内燃机尾气热能回收利用装置。
为了解决上述的技术问题，本发明内燃机尾气热能回收利用装置是这样的：它包括尾气排气管和燃料油箱，所说尾气排气管由主排气管与取热排气管并联连接而成，在尾气进口的三通处安装一只调节阀门，在所说取热排气管处安装取热器；设有电动阀门的高温导热油管一端与取热器的出口连接，另一端与设在燃料油箱里的加热盘管连接，该加热盘管外设有加热套管，加热套管上端与燃料油箱上面连接，在加热盘管下方的加热套管内固定连接一块底板，在底板下方再连接加热裙座，燃料油管穿过底板并置于加热裙座内，导热油回流管与导热油循环泵箱连接，循环油泵放入导热油循环泵箱内并固定在导热油循环泵箱壁上，驱动轴在导热油循环泵箱外侧，循环油泵的吸入口处安装有过滤网，循环油泵的出口用管道与取热器的入口连接，导热油循环泵箱顶部安装排气呼吸管。
上述高温导热油管与燃料油管一起用保温层包好。
上述高温导热油管先与流量分配器连接，该流量分配器用管道与取热器的出口连接，另一根设有电动阀门的高温导热油管一端与流量分配器连接，另一端与吸热式空调机的加热器连接，导热油回流管与导热油循环泵箱连接。
一种取热器为管内加热取热器，它包括径向均匀排列的取热管，两个管端板和一个折流板，折流板是大半圈形并固定在取热管中间将导热油进、出口隔开，每根取热管的两端分别与管端板焊接，两管端板与取热排气管壁焊接。
另一种取热器为管外加热取热器，它为取热盘管，安装在取热排气管内。
由于本发明内燃机尾气热能回收利用装置由取热器、加热器、导热油循环泵箱、管道组成，用导热油作为热载体，首先是在取热排气管处安装取热器，用高温尾气对导热油进行加热，通过管道将高温导热油输送到加热器，冷却后的导热油回到导热油循环泵箱，再由循环油泵输送到取热器加热，这样形成一个闭合循环回路，使排气的热能源源不断地输送到燃料油箱、吸热式空调机等热负载上去。因此，本发明在冬季用于燃料油和电瓶加热，夏季用于空调制冷，节能效果明显，适用于各种车辆、轮船。高温油料的燃烧，改善了尾气排放的环保指标。
四、附图说明：
图1是本发明内燃机尾气热能回收利用装置原理图；
图2是图1所示实施方式中燃料油箱加热器示意图；
图3是图1所示实施方式中导热油循环泵箱示意图；
图4是图1所示实施方式中管内加热取热器原理图；
图5是图1所示实施方式中管外加热取热器示意图。
五、具体实施方式：
由图1可见，本发明内燃机尾气热能回收利用装置包括内燃机尾气排气管1，尾气排气管1由主排气管2与取热排气管3并联连接而成，在尾气进口的三通处安装一只调节阀门4，在取热排气管3处安装取热器5，调节阀门4用来调节取热器5的取热量。取热器5的出口由管道与流量分配器6连接，流量分配器6上连接两根设有电动阀门7的高温导热油管8、9，电动阀门7由内燃机配备的电源控制。其中高温导热油管8与设在燃料油箱10里的加热盘管连接，参见图2，该加热盘管11外设有加热套管12，加热套管12插入到燃料油箱10内，加热套管12上端的法兰13与燃料油箱10上面连接，在加热盘管11下方的加热套管12内固定连接一块底板14，在底板14下方再连接加热裙座15，燃料油管16穿过底板14并置于加热裙座15内。法兰13，加热套管12，底板14，加热裙座15，燃料油管16焊接成一个整体。燃料油箱10里的燃料油漏不到加热套管12内。加热裙座15钻成许多通孔17便于燃料油流动。在燃料油管16入口安装一个过滤网18。加热盘管11通过加热套管12，加热裙座15对燃料油箱10里的油加热。高温导热油管8与燃料油管16一起用保温层19包好，便于伴热。并且将高温导热油管8和燃料油注油泵20、燃料油过滤器21、燃料油管16捆绑在一起，起伴热加热作用，使燃料油温度升高。高温导热油管9与吸热式空调机22的加热器连接，即将现有的压缩机制冷空调变成吸热式空调，夏季用于空调制冷。导热油回流管23与导热油循环泵箱24连接，参见图3，循环油泵25放入导热油循环泵箱24内并固定在导热油循环泵箱24壁上，驱动轴26在导热油循环泵箱24外侧，驱动轴26可由电机驱动，循环油泵25的吸入口处安装有过滤网27，循环油泵25的出口用管道与取热器5的入口连接，导热油循环泵箱24顶部安装排气呼吸管28。导热油循环泵箱24内装大半油箱导热油，导热油回流管固定在导热油循环泵箱24上并穿过导热油循环泵箱24壁插入油内。
低温导热油在导热油循环泵箱24内由循环油泵25给导热油加压循环，导热油先到取热器5加热，高温导热油通过流量分配器6，电动阀门7，高温导热油管8或9流向吸热式空调机22或燃料油箱10加热器冷却，冷却后的导热油回到导热油循环泵箱22。
图1中的取热器可有两种结构，一种为管内加热取热器，另一种为管外加热取热器。
参见图4，管内加热取热器包括径向均匀排列的取热管29，两个管端板30和一个折流板31，折流板31是大半圈形并固定在取热管29中间将导热油进、出口隔开，每根取热管29的两端分别与管端板30焊接，两管端板30与取热排气管3壁焊接，在折流板31两侧的取热排气管3上分别安装出口短管32，入口短管33。这种结构是将许多取热管29并联固定在两管端板30上，管口与管端板30焊接，再串联在取热排气管3上，高温尾气从取热管29内壁流过，并对取热管29加热，导热油从入口流入，在取热管29外侧管道之间流动，通过折流板31从出口流出，用取热管29内侧高温烟气给取热管29外侧导热油进行加热。
参见图5，管外加热取热器为取热盘管34，它安装在取热排气管3内，导热油从进口流入，从出口流出，在盘管中吸取热量，高温尾气在取热排气管3中流动时，对取热盘管34进行加热。

Claims (5)

1、一种内燃机尾气热能回收利用装置，包括尾气排气管和燃料油箱，其特征是：所说尾气排气管(1)由主排气管(2)与取热排气管(3)并联连接而成，在尾气进口的三通处安装一只调节阀门(4)，在所说取热排气管(3)处安装取热器(5)；设有电动阀门(7)的高温导热油管(8)一端与取热器(5)的出口连接，另一端与设在燃料油箱(10)里的加热盘管(11)连接，该加热盘管(11)外设有加热套管(12)，加热套管(12)上端与燃料油箱(10)上面连接，在加热盘管(11)下方的加热套管(12)内固定连接一块底板(14)，在底板(14)下方再连接加热裙座(15)，燃料油管(10)穿过底板(14)并置于加热裙座内(15)，导热油回流管(23)与导热油循环泵箱(24)连接，循环油泵(25)放入导热油循环泵箱(24)内并固定在导热油循环泵箱(24)壁上，驱动轴(26)在导热油循环泵箱(24)外侧，循环油泵(25)的吸入口处安装有过滤网(27)，循环油泵(25)的出口用管道与取热器(5)的入口连接，导热油循环泵箱(24)顶部安装排气呼吸管(28)。
2、根据权利要求1所述的内燃机尾气热能回收利用装置，其特征是：所说高温导热油管(8)与燃料油管(16)一起用保温层(19)包好。
3、根据权利要求1或2所述的内燃机尾气热能回收利用装置，其特征是：所说高温导热油管(8)先与流量分配器(6)连接，该流量分配器(6)用管道与取热器(5)的出口连接，设有电动阀门(7)的高温导热油管(9)一端与流量分配器(6)连接，另一端与吸热式空调机(22)的加热器连接，导热油回流管(23)与导热油循环泵箱(24)连接。
4、根据权利要求1所述的内燃机尾气热能回收利用装置，其特征是：所说取热器(5)为管内加热取热器，它包括径向均匀排列的取热管(29)，两个管端板(30)和一个折流板(31)，折流板(31)是大半圈形并固定在取热管(29)中间将导热油进、出口隔开，每根取热管(29)的两端分别与管端板(30)焊接，两管端板(30)与取热排气管(3)壁焊接。
5、根据权利要求1所述的内燃机尾气热能回收利用装置，其特征是：所说取热器(5)为管外加热取热器，它为取热盘管(34)，安装在取热排气管(3)内。
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Assignee: Anqing Tongbo Technology Development Co., Ltd.

Assignor: Jin Antong

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Denomination of invention: Tailed gas heat recovering and utilizing device of IC engine

Granted publication date: 20081022

License type: Exclusive License

Record date: 20130718

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Granted publication date: 20081022

Termination date: 20160309