[发明专利]梯级回收车辆发动机废热的动力、冷/热供能系统及方法

权利要求书

1.一种梯级回收车辆发动机废热的动力、冷/热供能系统，其特征在于：

该系统包括发动机（3）、缸套（4）、第1换热器（7）、第1循环泵（8）、第2换热器（9）、第2循环泵（11）、第1回热器（12）、第2回热器（13）、冷却器（14）、气液分离器（15）、透平（18）、分配器（19）、吸收冷凝器（20）、节流阀（22）、蒸发器（24）和压缩机（25）；

发动机（3）包括燃料入口、空气入口和烟气出口，缸套（4）布置在发动机（3）外围；

第1换热器（7）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第2换热器（9）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第1回热器（12）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第2回热器（13）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；冷却器（14）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；吸收冷凝器（20）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；蒸发器（24）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；

燃料（1）物流与发动机（3）燃料入口相连，环境空气（2）物流与发动机（3）空气入口相连，发动机（3）烟气出口与第1换热器（7）热侧入口相连，第1换热器（7）热侧出口与大气环境相连；

缸套（4）出口与第2换热器（9）热侧入口相连，第2换热器（9）热侧出口与通过第1循环泵（8）与缸套（4）入口相连；

第2循环泵（11）出口与第1回热器（12）冷侧入口相连，第1回热器（12）冷侧出口与第2回热器（13）冷侧入口相连，第2回热器（13）冷侧出口与第2换热器（9）冷侧入口相连，第2换热器（9）冷侧出口与气液分离器（15）入口相连，气液分离器（15）还包括气相出口和液相出口：

气液分离器（15）气相出口与第1换热器（7）冷侧入口相连，第1换热器（7）冷侧出口通过透平（18）与第1回热器（12）热侧入口相连，第1回热器（12）热侧出口与吸收冷凝器（20）热侧入口相连，吸收冷凝器（20）热侧出口与第2循环泵（11）入口相连；

气液分离器（15）液相出口与第2回热器（13）热侧入口相连；第2回热器（13）热侧出口与冷却器（14）热侧入口相连，环境空气（2）与冷却器（14）冷侧入口相连，冷却器（14）冷侧出口与车厢供暖风口（26）相连，冷却器（14）热侧出口与分配器（19）相连；

分配器（19）出口分为两路：一路与吸收冷凝器（20）热侧入口相连；另一路通过节流阀（22）与蒸发器（24）冷侧入口相连，蒸发器（24）冷侧出口通过压缩机（25）与吸收冷凝器（20）热侧入口相连；环境空气（2）与蒸发器（24）热侧入口相连，蒸发器（24）热侧出口的冷空气（23）与冷风口（27）相连；环境空气（2）与吸收冷凝器（20）冷侧入口相连，吸收冷凝器（20）冷侧出口与大气环境相连。

2.根据权利要求1 所述的梯级回收车辆发动机废热的动力、冷/热供能系统的工作方法，其特征在于：

燃料（1）与环境空气（2）进入发动机（3）燃烧释放热能并通过活塞做功转化为机械能对外输出，发动机（1）同时对外排出高温烟气（6）；缸套（4）布置在发动机（3）外围通过导热方式为发动机（3）散热，低温冷却剂（5）经过第1循环泵（8）送入缸套（4）对发动机（3）进行冷却后温度升高，然后进入第2换热器（9）热侧，被第2换热器（9）冷侧非共沸工质（10）冷却后再送入第1循环泵（8）开始下一轮冷却循环；该系统除了以上过程，其特征还在于包括以下过程：

低温非共沸工质（10）经过第2循环泵（11）增压后进入第1回热器（12）冷侧，被透平（18）出口的多组分蒸气（16）乏气预热后，再进入第2回热器（13）冷侧被高温多组分溶液（17）预热，接着进入第2换热器（9）冷侧被高温冷却剂（5）加热至部分蒸发，然后送入气液分离器（15）；

气液分离器（15）气相出口多组分蒸汽（16）进入第1换热器（7）冷侧被高温烟气（6）加热至过热状态后通过透平（18）膨胀做功，透平（18）出口乏气再进入第1回热器（12）热侧对初始非共沸工质（10）进行预热，释放热能后从第1回热器（12）热侧出口送入吸收冷凝器（20）热侧入口；

气液分离器（15）液相出口多组分溶液（17）经过第2换热器（9）热侧对其冷侧非共沸工质（10）加热后自身温度降低，然后进入冷却器（14）向冷侧环境空气（2）释放热量后进入分配器（19）；环境空气（2）进入冷却器（14）冷侧吸收热量后温度升高变为高温空气（21），最后被送入供暖风口（26）；

分配器（19）出口物流分为两路：一路送入吸收冷凝器（20）热侧被冷侧环境空气（2）冷却后转变为液态；另一路通过节流阀（22）降压降温后，送入蒸发器（24）冷侧对其热侧的环境空气（2）进行冷却，热侧出口得到的冷空气（23）被送入冷风口（27）；蒸发器（24）冷侧物流吸收热量后蒸发为气相，然后再通过压缩机（25）增压升温后送入吸收冷凝器（20）热侧被环境空气（2）冷却全部冷凝为液态，吸收冷凝器（20）热侧出口的液态非共沸工质（10）再通过第2循环泵（11）增压开始下一轮热力循环。