CN201723283U - 内燃机热能回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内燃机热能回收装置，包括内燃机(12)，其特征是所述内燃机(12)上冷却液循环水泵(1)的进出口通过管道连接至热能回收器(5)上的对应接口，内燃机(12)的排气管(11)从热能回收器(5)穿过后再连接至排气消声器(6)，热能回收器(5)上的循环水回流管道(7)和循环管道(9)均连接到保温储水箱(15)上，保温储水箱(15)内设有智能温度控制输送水泵(14)，智能温度控制输送水泵(14)的输送管道(13)连接至用户端。本实用新型实现内燃机的热能生产供给，可回收热能约65％，也使得内燃机综合热功效率从30％左右提高到68％左右，同时还降低内燃机的噪音约8％。

Description

内燃机热能回收装置 

技术领域

本实用新型涉及一种新型内燃发动机(简称内燃机)的热能回收装置。 

背景技术

众所周知，内燃机是在燃烧液体燃料(汽油、柴油)、气体燃料(天然气、煤气、沼气)时产生动力的热功机械装置，即将燃料化学能变成热能，最后转变为机械能的装置。内燃机主要包括活塞式和涡轮式。按照活塞运动方式，分为往复式和旋转式；按照用途，又可分为汽车用、工程机械用、发电用、船用、农用和摩托车用等。 

在内燃机工作中，热功效率表示输入与输出的关系，内燃机的热功效率等于内燃机的输出功率与燃料燃烧时所能获得的热功转化率之比。内燃机的热功效率有机械效率和热效率两个指标。机械效率等于有效功率与指示功率之比。热效率是燃料燃烧后用于做功的那部分热量与所能产生的总热量之比。燃料完全燃烧产生的热量，一部分被内燃机冷却系统带走，一部分随燃烧后的随废气排出，只有少部分热量用于做功。因此，内燃机的热功效率很低，通常四冲程内燃机为20％～25％，即使是高性能的内燃机，其热效率也不到30％。内燃机之所以燃烧的热能没有全部转化为有用功，其主要损失消耗在如几个方面：1、内燃机运动机件、传动部件的摩擦(主要是活塞环与汽缸壁的摩擦、轴承摩擦、机构传动)、润滑油黏度、等方面消耗(内燃机的机械效率)约12％。 

2、随着燃料燃烧的废气产生、排气机构的排气门提前开启而造成了燃料能被排到大气中，这一部分能量损失叫做排气损失(泵气损失)，排气损失约占总能量的40％左右。 

3、当内燃机燃料燃烧后，热量传递给了接触部件、润滑机油，导热传递使得内燃机金属零件、机油温度越来越高，为防止金属需部件因温度过高变形，影响强度、精度，防止机油温度过高降低机油的润滑能力，因此必须进行强制冷却，这就需要布置冷却风扇、散热器和机油冷却器等冷却手段强制冷却内燃机，最终把热能散到内燃机体外的大气环境中去。一般情况下，冷却损失约占总能量的20％左右。 

发明内容

本实用新型的目的就是针对目前内燃机热功转化效率低、热量损失大的不足，提供一种结构简单实用，配套后在不影响内燃机燃料消耗率、能量输出的前提下，实现发动机的热能生产供给，并能降低内燃机噪音，减少温室气体排放的内燃机热能回收装置。 

本实用新型采用的技术方案如下：一种内燃机热能回收装置，包括内燃机，其特征是所述内燃机上冷却液循环水泵的进出口经冷却液循环输送管道和冷却液回流水管连接至热能回收器上的对应接口，内燃机的排气管从热能回收器穿过后再连接至排气消声器，热能回收器上的循环水回流管道和循环管道均连接到保温储水箱上，保温储水箱上设有智能温度控制输送水泵，智能温度控制输送水泵的输送管道连接至用户端。 

所述热能回收器包括内部装有水的热能回收腔体，在热能回收腔体上设有回流管道接口和循环管道接口，它们分别连接循环水回流管道和循环管道；热能回收腔体内还设有两个废气蜗流室，两个废气蜗流室之间由多根管式或翅形式蒸发换热管相连通，其中一个废气蜗流室与所述内燃机的排气管相连，另一个废气蜗流室通过管道与排气消声器相连。 

所述热能回收腔体内设有蒸发器，蒸发器的进出口分别与所述冷却液回流水管和冷却液循环输送管道相连。 

所述蒸发器为热循环水热传导管式或翅形式蒸发器，其材质为不锈钢、铜或铝。 

所述热能回收腔体的顶部设有液位检视口。 

所述保温储水箱内设有液位控制阀，液位控制阀的进水口与外部的常供水管相连。 

所述循环管道上设有强制循环水泵。 

本实用新型的有益效果有：符合节能、减排、能源再生、低碳经济与循环经济的发展需要，提高了内燃机运行效能，能对内燃机排气能量与冷却热能进行回收、储蓄再利用，减轻内燃机运行过程中热排放的温室气体排放污染，另一方面提高了内燃机燃料能的热、功转化效率，让内燃机的富余热能被回收、储蓄、再利用于需要热能的场所，如清洁卫生，工、农业生产供热、增温，生活供暖等。本实用新型结构简单实用，可广泛应用于固定式、移动式内燃机上，如汽车内燃机、工程机械内燃机、发电机、船用内燃机、农用内燃机等。在不影响内燃机燃料消耗率、功率输出的前提下，实现内燃机的热能生产供给，且热能生产供给量达到内燃机每做功1千瓦，回收热能约1.3kw，回收热能约占总余热量的65％，也使得内燃机综合热功效率从30％左右提高到68％左右，同时还降低内燃机的噪音约8％。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型热能回收器的结构示意图。 

图3为两台本实用新组合使用时的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地说明：如图1所示，本实用新型内燃机12的冷却液循环输送管道2和冷却液回流水管3连接至热能回收器5蒸发器21的对应接口，并通过内燃机强制循环水泵1将循环冷却热水输送到热能回收器5，经热能回收器5充分吸收交换热能后，经冷却液循环回流管道2回流到内燃机12维护热平衡。此外，内燃机12的排气管11也从热能回收器5穿过后再连接至排气消声器6，通过热能回收器5对内燃机12排出的废气热量进行回收利用。热能回收器5上的循环水回流管道7和循环管道9均连接在保温储水箱15上，热能回收器5中的热水从循环水回流管道7输送到保温储水箱15，并经强制循环水泵8由循环管道9将降温后的水循环输送到热能回收器5继续吸收热能并不断循环置换。保温储水箱15上设有智能温度控制输送水泵14，智能温度控制输送水泵14的输送管道13连接至用户端，通过智能温度控制输送水泵14将保温储水箱15中储存的热能输送到用户，用于生产、生活的热水供给。本实用新型内燃机进气支管4上设有空气滤清器10，对进入内燃机12的空气进行过滤。 

如图2所示，本实用新型热能回收器5的外部主体为热能回收腔体18，其中装有水。在热能回收腔体18上设有回流管道接口19和循环管道接口20，它们分别连接循环水回流管道7和循环管道9，实现热能回收腔体18与保温储水箱15的水流动循环。热能回收腔体18内部还设有两个废气蜗流室23，两个废气蜗流室23之间通过多根管式或翅形式蒸发换热管22相连通，其中一个废气蜗流室23与所述内燃机12的排气管11相连，另一个废气蜗流室通过管道与排气消声器6相连，内燃机12排出的废气从排气管11到废气蜗流室23，再从多根管式或翅形式蒸发换热管22到达另一端的废气蜗流室，最后从排气消声器6排出。管式或翅形式蒸发换热管22采用不锈钢、铜、铝等材料制造。废气在经过管式或翅形式蒸发换热管22时，与管式或翅形式蒸发换热管22外部的水对流进行热交换，实现对废气热量的回收，并由于废气蜗流室23与管式或翅形式蒸发换热管22的结构作用，降低了内燃机12的排气噪音。 

本实用新型在热能回收腔体18内还设有蒸发器21，蒸发器21为热循环水热传导管式或翅形式蒸发器。蒸发器21的进出口分别与冷却液回流水管3和冷却液循环输送管道2相连，内燃机12的冷却液从蒸发器21中经过时置换热量，经过蒸发器21置换降温后的冷却液通过冷却液循环回流管道3回流到内燃机12继续冷却发动机，确保内燃机12的热平衡技术要求，通过内燃机温度控制器(节温器)控温，将内燃机12的温度控制在70℃。 

本实用新型在热能回收腔体18的顶部设有液位检视口24，用于检察热能回收腔体 18中的循环水是否缺少。并在保温储水箱15内设置液位控制阀16，液位控制阀16的进水口与外部的常供水管17相连，常供水17不断为保温储水箱15加水到规定液位。在保温储水箱15上的智能温度控制输送水泵14的温度控制范围为30～70℃，一方面保降内燃机热平衡的技术需要，另一方面为用户终端提供适宜的水温。 

本实用新型结构简单实用，与内燃机使用寿命同步，如果在一台100千瓦·时的内燃机安装上本实用新型内燃机热回收器，在不增加燃料消耗率、不降低设定功能输送量、有利于内燃机工况提高的前提下，回收热能达130千瓦·时，合468MJ，即内燃机的热、功比1.3∶1，内燃机的热功效率从30％提高到68％以上。 

如图3所示，本实用新型可以两台或两台以上组合使用，以达到更好的热利用率。 

本实用新型涉及的其它未说明部分与现有技术相同。 

Claims (7)

1.一种内燃机热能回收装置，包括内燃机(12)，其特征是所述内燃机(12)上冷却液循环水泵(1)的进出口经冷却液循环输送管道(2)和冷却液回流管道(3)连接至热能回收器(5)上的对应接口，内燃机(12)的排气管(11)从热能回收器(5)穿过后再连接至排气消声器(6)，热能回收器(5)上的循环水回流管道(7)和循环管道(9)均连接到保温储水箱(15)上，保温储水箱(15)上设有智能温度控制输送水泵(14)，智能温度控制输送水泵(14)的输送管道(13)连接至用户端。

2.根据权利要求1所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述热能回收器(5)包括内部装有水的热能回收腔体(18)，在热能回收腔体(18)上设有回流管道接口(19)和循环管道接口(20)，它们分别连接循环水回流管道(7)和循环管道(9)；热能回收腔体(18)内还设有两个废气蜗流室(23)，两个废气蜗流室(23)之间由多根管式或翅形式蒸发换热管(22)相连通，其中一个废气蜗流室(23)与所述内燃机(12)的排气管(11)相连，另一个废气蜗流室通过管道与排气消声器(6)相连。

3.根据权利要求2所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述热能回收腔体(18)内设有蒸发器(21)，蒸发器(21)的进出口分别与所述冷却液回流水管(3)和冷却液循环输送管道(2)相连。

4.根据权利要求3所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述蒸发器(21)为热循环水热传导管式或翅形式蒸发器，其材质为不锈钢、铜或铝。

5.根据权利要求2所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述热能回收腔体(18)的顶部设有液位检视口(24)。

6.根据权利要求1或2所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述保温储水箱(15)内设有液位控制阀(16)，液位控制阀(16)的进水口与外部的常供水管(17)相连。

7.根据权利要求1或2所述的内燃机热能回收装置，其特征是所述循环管道(9)上设有强制循环水泵(8)。 

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