CN203488233U - 汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 - Google Patents
汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203488233U CN203488233U CN201320585135.XU CN201320585135U CN203488233U CN 203488233 U CN203488233 U CN 203488233U CN 201320585135 U CN201320585135 U CN 201320585135U CN 203488233 U CN203488233 U CN 203488233U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steam
- vaporizer
- condenser
- reflow pipe
- automatically controlled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本实用新型提出一种汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置。包括个一个蒸发器(1)、一个冷凝器(2)、一个汽轮发电机组(7)、一个电控节气阀(18)、一个带有所述电控节气阀的蒸汽管(19)、一个蒸汽流连接管(20)、一个排气阀(21)、一个带有所述电控节流阀的主回流管(22)、一个电控节流阀(23)、一个能产生旋流的内回流管(24)、一个汽轮机转子(27)、一个保护套筒(28)、一个冷却系统(29)。
Description
技术领域
本发明涉及热能发电设备领域，是一种汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，具体是一种利用气体-液体连续的相变，输送汽车发动机排气高温产生动力，并进行发电的微型微型装置。
背景技术
工业领域的余热利用起到越来愈重要的作用，为合理节约利用能源提供了一个途径。例如汽车发动机的排气温度可高达1000℃，与环境温度的温差较大。汽车发动机高温排气发电是一种热效率很高的热电转换形式。同火力发电的基本原理类似，也是根据能量转换原理，首先把排气热能转换为机械能，再把机械能转换为电能，供给汽车中的小型传感器、便携式电子设备、小型的控制系统、驱动设备或者其他部件使用，输出功率在10W至100W左右。
为实现上述目的，需要一种热电转换微型装置，其工作原理类似于火力发电厂所采用的蒸汽动力循环：将蒸发器置于热源上，蒸发器中注入工质，典型的工质是水，直接利用高温热源加热蒸发器，使工质直接汽化为高温蒸汽，由绝热管道输送至汽轮机中做功、膨胀，涡轮机输出轴产生动力，后经冷凝器成为液态工质，被机械泵送入蒸发器，继续循环往复。蒸发器和冷凝器之间的温差直接决定了动力的产生效率。利用工质的气体-液体的连续相变过程输送高温能量的工作原理，如图1中所示：蒸发器（1）在低端，也就是汽车发动机排气管（3）中，是高温区、冷凝器（2）在高端，中间用绝热的蒸汽管道（12）和绝热的液体回流管道（15）路连接。当热源（11）被施加到蒸发器（1），输入的热量将蒸发器（1）内的液体工质加热、汽化、蒸发，工质变成了高温、高压的蒸汽流（13），并向低温、低压的上方，即冷凝器（2）的方向运动。中间的绝热管路意味着此段的热量的输出和输入均可以忽略不计。在冷凝器（2）在上面放热（16），该过程会导致工质蒸汽释放潜热，并凝结成液体。由于冷凝器（2）在高端形成液体压头，液态工质成为液体回流（14），自动经过液体回流管道（15）回流到蒸发器（1）。利用工质在冷、热两端的相变，实现了热量传递。如果加入的热量和放出的热量保持恒定，这个相变过程将持续进行，并达到一个稳定状态。
根据以上原理，可以设计成一种汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型微型装置的方案。然而，采用这样的微型装置汲取汽车发动机排气高温面临一个急需解决的问题。将蒸发器（1）置于高温排气管中，应尽量减小其体积。为了保证传热量，必须使用高传热系数的工质，例如水、甲醇等。此类在常温下的液态工质，在高温环境的情况下，在蒸发器（1）的内 腔壁面会形成蒸汽薄膜，大量的蒸汽气泡在壁面生成，使得壁面上的液体离开壁面。因为蒸汽气泡的传热系数较液体的低很多，因而降低了壁面的传热量。所以，在高温环境使用时，这样的微型装置传热效率并不高，甚至无法使用。再有，蒸发器（1）内向上运动的蒸汽流（13）与从冷凝器（2）回来的液体回流（14）的运动方向相反，彼此产生剪切力。蒸汽可能将液体卷吸带走一部分。工作环境温度越高，蒸汽压力越大，与液体的剪切力越大，越容易卷吸带走液体工质。如果卷吸的液体过多，蒸发器（1）内没有足够的液体回归，蒸发器（1）可能会被烧干，造成零部件的损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单实用、廉价高效、可靠耐久的微型装置，汲取汽车发动机排气高温进行发电。图2是本发明提出的一种汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置的工作原理图。图中表示，包括个一个蒸发器（1）、一个冷凝器（2）、一个汽轮发电机组（7）、一个电控节气阀（18）、一个带有所述电控节气阀的蒸汽管（19）、一个蒸汽流连接管（20）、一个排气阀（21）、一个带有所述电控节流阀的主回流管（22）、一个电控节流阀（23）、一个能产生旋流的内回流管（24）、一个汽轮机转子（27）、一个保护套筒（28）、一个冷却系统（29）；其中，
所述的蒸发器（1）上端有一个蒸汽出口和一个液体入口；
所述的冷凝器（2）有蒸汽入口和一个液体出口；
所述的汽轮发电机组（7）有一个蒸汽入口和一个蒸汽出口；
所述的蒸发器（1）位于冷凝器（2）下方；
所述的一个带电控节气阀的蒸汽管（19）将蒸发器（1）的蒸汽出口和汽轮机组（7）的蒸汽入口相连；
所述的蒸汽流连接管（20）连接汽轮发电机组（7）的蒸汽出口和冷凝器（2）的蒸汽入口；所述的一个带电控节流阀的主回流管（22）一端连接到冷凝器（2）的液体出口，另一端连接到一个能产生旋流的内回流管（24）的一端；
所述的能产生旋流的内回流管（24）的一端连接主回流管（22），另一端深入到蒸发器（1）内腔底部；
所述的汽轮机转子（27）位于汽轮发电机组（7）内部。
在工作时，蒸发器（1）在最下面的发动机排气管高温区内，冷凝器（2）和发电机组（7）在上面，高度差根据使用场合决定，二者由绝热管道连接。蒸发器（1）外观上是圆柱形或者 是倒圆锥台形的金属管。
液体工质通过主回流管（22）、内回流管（24）从冷凝器（2）进入蒸发器（1）。将内回流管（24）直接插入到蒸发器（1）的低端，意味着直接将液体工质引导至蒸发器（1）内，避免和大量蒸汽相对运动以产生剪切力，避免了液体卷吸现象的发生，防止蒸发器（1）内烧干现象。所有管路外表面裹有绝热材料。
内回流管（24）内表面有螺纹形状的沟槽（25），外表面有螺纹形状的沟槽（26）。因为冷凝器（2）的高度高于蒸发器（1），所以存在液体压头，液体工质在内回流管（24）中向下流动。由于内表面的螺纹形状的沟槽（25）的引导作用，液体会产生旋转。具有一定转动惯量的液体流出内回流管（24），进入蒸发器，形成图中所示的蒸发器内两相流的旋转方向（27）。此时，因为外界的高温产生的蒸发作用，液体工质在蒸发器（1）内逐渐被汽化，变成了气液两相流。随着蒸发器（1）内压力上升，两相流开始向上运动，仍保持着旋转离心力。内回流管（24）外表面的螺纹形状的沟槽（26）与内表面的螺纹形状的沟槽（25）的旋向一致，将引导气液两相流以旋转向上的方式运动。图4是内回流管与蒸发器的结构关系的局部详细图，表示了图3中内回流管（24）和蒸发器（1）底部的详细结构。如果此时处在高温环境，蒸发器（1）内壁会产生蒸汽薄膜，大量蒸汽泡附着在蒸发器（1）壁面，降低了壁面的传热效率。但是，气液两相流中因为液体颗粒的密度相对蒸汽的大，所以液体颗粒因为旋转离心力的作用飞向蒸发器（1）的壁面。而飞来的液体颗粒将会击碎蒸汽薄膜，消除气泡，在当地形成液体薄膜，使得壁面传热量损失得以恢复。
本发明在结构上通过一个能产生旋流的内回流管，使得在蒸发器的腔体内的两相流工质产生旋转运动，并与蒸发器的几何形状相配合，以消除蒸汽薄膜。这个内回流管插入到蒸发器的腔体底部，避免了液体卷吸。以上特点使得汽车发动机高温排气发电设备可以在较高温度下高效、安全、可靠地工作。
附图说明
图1是汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置的工作原理图。图中，1蒸发器、2冷凝器、3汽车发动机排气管、11热源、12蒸汽管道、13蒸汽流、14液体回流、15液体回流管道、16放热。
图2是汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置的部件布局的方案图。图中，1蒸发器、2冷凝器、7汽轮机组、10电力输出、13蒸汽流、14液体回流、17蒸发器内两相流的旋转方向、18电控节气阀、19带电控节气阀的蒸汽管、20蒸汽流连接管、21排气阀、22带电控节流阀的主回流管、23电控节流阀、24能产生旋流的内回流管、25内回流管内壁上的 螺纹形状的沟槽、26内回流管外壁上的螺纹形状的沟槽、27汽轮机转子。
图3是内回流管的结构以及和蒸发器的结构关系的局部详细图。图中，1蒸发器、24能产生旋流的内回流管、25内回流管内壁上的螺纹形状的沟槽、26内回流管外壁上的螺纹。
图4是具体实施方案中的一种汲取汽车发动机高温排气进行发电的微型装置的部件的布局图。图中，1蒸发器、2冷凝器、7汽轮机组、10电力输出、18电控节气阀、19带电控节气阀的蒸汽管、20蒸汽流连接管、21排气阀、22带电控节流阀的主回流管、23电控节流阀、24能产生旋流的内回流管、27汽轮机转子、28保护套筒、29冷却系统、3发动机排气管。
具体实施方式
以一个具体实施方案进一步说明本发明的原理和结构。图4是具体实施方案中的一种汲取汽车发动机高温排气进行发电的微型装置的部件的布局图。
该发电微型装置，包括个一个蒸发器（1）、一个冷凝器（2）、一个汽轮发电机组（7）、一个电控节气阀（18）、带电控节气阀的蒸汽管（19）、一个蒸汽流连接管（20）、一个排气阀（21）、一个带电控节流阀的主回流管（22）、一个电控节流阀（23）、一个能产生旋流的内回流管（24）、一个汽轮机转子（27）、一个保护套筒（28）、一个冷却系统（29）。
用水作为工质，传热系数大，资源丰富、成本低、不产生有毒物质。因为耐高温不锈钢材料与水不产生化学反应，不氧化、不变形，而且传热系数高，所以，冷凝器（1）、蒸发器（2）和各种连接管路（19、20、22）均采用耐高温不锈钢材料制作。
在工作时，蒸发器（1）在下面的汽车发动机排气管（3）高温区内，其中高温热源以温度在1000℃以上高温气体的形式存在。蒸发器（1）上端有一个蒸汽出口和一个液体入口。汽轮机组（7）和冷凝器（2）在上面。
汽轮机组（7）有一个蒸汽入口和一个蒸汽出口；冷凝器（2）下面有一个蒸汽入口和一个液体出口；一个带电控节气阀的蒸汽管（19）将蒸发器（1）的蒸汽出口和汽轮机组（7）的蒸汽入口相连，使得蒸汽进入汽轮机组（7）内推动汽轮机转子（27）做功。蒸汽管（19）上安装电控节气阀（18），可以调节气体流量；汽轮机组（7）的蒸汽出口连接冷凝器（2）的蒸汽入口，蒸汽在汽轮机（7）内做工后进入冷凝器（2）；冷凝器（2）的上部的排气阀（21），目的是防止冷凝器（2）中有气体堵塞；一个带电控节流阀的主回流管（22）一端连接到冷凝器（2）的液体出口，另一端连接到一个能产生旋流的内回流管（24）的一端；主回流管（22）上安装电控节流阀（23），可以控制进入冷凝器（2）的蒸汽流量，从而控制传热量；内回流管（24）的另一端从蒸发器（1）的液体入口深入到蒸发器（1）的内腔底部。液体工质通过 主回流管（19）、内回流管（24）从冷凝器（2）进入蒸发器（1）。所有管路（19、20、22）外表面裹有绝热材料，并放置在一个有一定硬度的保护套筒（28）内。
蒸发器（1）的内腔采用圆柱形，底面外径为0.01m，高度0.015m。
蒸发器（2）的内腔采用圆柱形，底面外径为0.01m，高度0.015m。
将内回流管（24）直接插入到蒸发器（1）的低端，意味着直接将水引导回蒸发器（1）内，避免和大量蒸汽相对运动时产生剪切力，避免了水被蒸汽卷吸的现象的发生，防止了蒸发器（1）内烧干。内回流管（24）外径0.003m，内径0.002m，内壁上刻有深0.0001m，螺距为0.0001m螺纹沟槽（25），外壁上有深0.0001m，螺距为0.0001m螺纹沟槽（26）。内外壁面上的螺纹旋向一致。因为冷凝器（2）的高度高于蒸发器（1），所以水在内回流管（24）中向下流动。由于其内表面的螺纹沟槽（25）的引导作用，水会产生旋转。具有较强转动惯量的水流出内回流管（24），进入蒸发器（1），成为蒸汽-水两相流。因蒸发作用，蒸发器内压力增加，两相流开始向上运动。因为水和水蒸气的粘性较小，与壁面的摩擦损失小，转动惯量损失小，所以两相流仍保持较强的旋转离心力。内回流管外表面有螺纹形状的沟槽（26）将引导气-水两相流以旋转向上的方式运动。内回流管（24）的结构以及它们内部流体流动的模式与图2、图3所示相同。
蒸汽-水两相流中因为水滴颗粒的密度相对蒸汽的大，所以液体颗粒因为旋转离心力飞向蒸发器的内壁面。此时如果蒸发器处在高温环境中，在蒸发器内壁产生蒸汽薄膜，降低壁面传热量。而飞来的液体颗粒将会击碎蒸汽薄膜，在当地形成水膜，使得壁面传热量的损失得以恢复。
高温高压蒸汽进入汽轮机组（7）做机械功，使得汽轮机转子（27）旋转，热能转化为电力输出。汽轮机组（7）内的机械功转化为电能的原理是公知的，这里不再叙述。冷凝器（2）的功能是通过放热，将蒸汽转化为水。在冷凝器（2）内部是一个以循环水为介质的冷却系统（29）。循环水吸收蒸汽的热量，蒸汽降温，成为液态水，通过主回流管（19）、内回流管（24），再次进入蒸发器（1），循环往复。
本发明提出的一种汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，将蒸发器放入汽车排气管高温区，用水做工质，并通过部件的结构设计改进，利用工质的连续相变，将高温排气传输用于发电。这种方法由于用汲取汽车发动机排气高温的方法热效率高，作为发电微型装置的整体热机效率高，而且结构简单实用、廉价高效、可靠耐久、维护成本低。
Claims (4)
1.汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，包括个一个蒸发器（1）、一个冷凝器（2）、一个汽轮发电机组（7）、一个电控节气阀（18）、一个带有所述电控节气阀的蒸汽管（19）、一个蒸汽流连接管（20）、一个排气阀（21）、一个带有所述电控节流阀的主回流管（22）、一个电控节流阀（23）、一个能产生旋流的内回流管（24）、一个汽轮机转子（27）、一个保护套筒（28）、一个冷却系统（29），其中，
所述的蒸发器（1）上端有一个蒸汽出口和一个液体入口；
所述的冷凝器（2）有蒸汽入口和一个液体出口；
所述的汽轮发电机组（7）有一个蒸汽入口和一个蒸汽出口；
所述的蒸发器（1）位于冷凝器（2）下方；
所述的一个带电控节气阀的蒸汽管（19）将蒸发器（1）的蒸汽出口和汽轮机组（7）的蒸汽入口相连；
所述的蒸汽流连接管（20）连接汽轮发电机组（7）的蒸汽出口和冷凝器（2）的蒸汽入口；所述的一个带电控节流阀的主回流管（22）一端连接到冷凝器（2）的液体出口，另一端连接到一个能产生旋流的内回流管（24）的一端；
所述的能产生旋流的内回流管（24）的一端连接主回流管（22），另一端深入到蒸发器（1）内腔底部；
所述的汽轮机转子（27）位于汽轮发电机组（7）内部。
2.根据权利要求l所述的汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，其特征在于：所述的蒸发器（1）在工作时位于汽车排气管内的高温区。
3.根据权利要求l所述的汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，其特征在于：蒸发器（1）内腔是圆柱形的。
4.根据权利要求l所述的汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置，其特征在于：所述的内回流管（24）内表面有螺纹形状的沟槽（25），外表面有螺纹形状的沟槽（26），内外表面的螺纹形状的沟槽的旋向一致。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320585135.XU CN203488233U (zh) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | 汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320585135.XU CN203488233U (zh) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | 汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203488233U true CN203488233U (zh) | 2014-03-19 |
Family
ID=50259071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320585135.XU Expired - Fee Related CN203488233U (zh) | 2013-09-23 | 2013-09-23 | 汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203488233U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105898231A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-24 | 南京莱斯信息技术股份有限公司 | 基于能量复得技术的车载通信监控系统 |
-
2013
- 2013-09-23 CN CN201320585135.XU patent/CN203488233U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105898231A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-24 | 南京莱斯信息技术股份有限公司 | 基于能量复得技术的车载通信监控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102269534B (zh) | 一种旋流式热导管 | |
| JP5274483B2 (ja) | ヒートポンプ、小規模発電装置、及び熱を移動させる方法 | |
| EP3347575B1 (en) | Orc for transforming waste heat from a heat source into mechanical energy and cooling system making use of such an orc | |
| AU2016359565B2 (en) | Method and system of combined power plant for waste heat conversion to electrical energy, heating and cooling | |
| JP7230005B2 (ja) | 空気駆動式発電機 | |
| EP2846009A1 (en) | Air cooling unit | |
| CN104727867B (zh) | 中低温余热的利用方法及其降压吸热式蒸汽动力循环系统 | |
| US7089740B1 (en) | Method of generating power from naturally occurring heat without fuels and motors using the same | |
| CN203488233U (zh) | 汲取汽车发动机排气高温进行发电的微型装置 | |
| CN111237022B (zh) | 利用有机工质无泵循环的发电装置及方法 | |
| CN110118147A (zh) | 一种将膨胀功转化为液体位能输出技术功的方法 | |
| CN203499851U (zh) | 燃油汽车用兰金发电装置 | |
| CN115234318B (zh) | 配合火电厂深度调峰的二氧化碳储能系统及其控制方法 | |
| CN211500735U (zh) | 利用有机工质无泵循环的发电装置 | |
| CN103884007B (zh) | 多阀门调控锅炉给水系统 | |
| CN202746123U (zh) | 一种汲取高温地热进行发电的装置 | |
| CN110530182B (zh) | 用于非能动orc系统的异型分离式热管余热回收蒸发装置 | |
| CN203925627U (zh) | 低温有机朗肯循环余热发电系统 | |
| CN206571539U (zh) | 利用燃料动力机余热实施动力输出或发电的系统 | |
| CN204627689U (zh) | 一种液体降压吸热式蒸汽动力循环系统 | |
| CN206571540U (zh) | 一种燃料余热动力/发电一体机 | |
| CN218151094U (zh) | 一种冷能系统和冷能发电系统 | |
| CN210440090U (zh) | 一种蒸汽透平发动机 | |
| CN106321376A (zh) | 利用高温地热能进行发电的方法 | |
| CN214148862U (zh) | 一种水泥厂窑筒壁及烟气余热利用系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140319 Termination date: 20140923 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |