[发明专利]新型车辆动力、冷/热供能系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型车辆动力、冷/热供能系统和工作方法，属于能源与动力领域。

背景技术

当前运输车辆能耗在我国能源消费总量中占有重要比例，当前常规内燃机车的燃料热效率仅为1/3，其余2/3主要作为废热通过烟气、冷却剂和滑油散失至环境中。此外，车辆尾气排放已成为城市空气污染的重要来源。随着节能减排要求日趋严格，通过废热回收技术提高车辆供能系统能量转化效率，并降低其单位产能污染排放已经成为了当前的研究热点。实际车辆供能系统受到季节负荷变化的影响，主要可分为制冷季和非制冷季两种工作模式：制冷季主要负荷需求为机械动力和冷量；非制冷季主要负荷需求为机械动力和热量。

目前研究者已经提出大量车辆废热回收方案，主要通过回收车辆发动机废烟气、滑油和冷却剂的废热，将其转化为机械动力或者制冷，用于改善车辆供能系统的总能转化效率。提出或者构建的回收车辆废热制冷方案，也仅适用具有冷需求条件下的节能。而对于考虑回收冷却废热的有机朗肯循环系统方案，由于现有车辆供能系统需要采用部分冷却废热在供暖季供暖，因此，这类方案的冷却废热仅能在非供暖季全部回收。也有研究者提出利用Kalina循环梯级回收车辆各类废热，但其主要用于将废热转化为机械能。已有提出的废热回收供能系统方案较多关注各类废热的回收潜力，但较少从车辆能量供需平衡角度，考虑废热回收方案与车辆季节负荷需求的适应性。

由此可见，考虑现有车辆供能系统结构并体现季节负荷需求特点，构建总体能效较高的新型车辆供能系统方案具有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种回收车辆内燃机各类废热、同时能够满足其不同季节新型车辆动力、冷/热供能系统和工作方法。

一种新型车辆动力、冷/热供能系统，其特征在于：该系统包括发动机、缸套、第1换热器、第1循环泵、第2换热器、第3换热器、第2循环泵、第1回热器、第2回热器、第1冷却器、第2冷却器、气液分离器、透平、第1节流阀、第2节流阀、吸收冷凝器和蒸发器；

发动机包括燃料入口、空气入口和烟气出口，缸套布置在发动机外围；

第1换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第2换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第3换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第1回热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第2回热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第1冷却器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第2冷却器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；吸收冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；蒸发器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；

燃料物流与发动机燃料入口相连，环境空气物流与发动机空气入口相连，发动机烟气出口分为两路：第1路通过第1球阀与第3换热器热侧入口相连，第3换热器热侧出口与大气环境相连；第2路通过第2球阀与第1换热器热侧入口相连，第1换热器热侧出口与第3换热器热侧入口相连，第3换热器热侧出口与大气环境相连；

缸套出口与第2换热器热侧入口相连，第2换热器热侧出口与通过第1循环泵与缸套入口相连；

第2循环泵出口与第1回热器冷侧入口相连，第1回热器冷侧出口与第2回热器冷侧入口相连，第2回热器冷侧出口与第2换热器冷侧入口相连，第2换热器冷侧出口与第3换热器冷侧入口相连，第3换热器冷侧出口与气液分离器入口相连，气液分离器还包括气相出口和液相出口：

气液分离器气相出口与第1换热器冷侧入口相连，第1换热器冷侧出口分为两路：第1路依次通过第3球阀、透平与第1回热器热侧入口相连；第2路通过第4球阀与第1回热器热侧入口相连，第1回热器热侧出口分为两路：一路通过第5球阀与吸收冷凝器热侧入口相连，另一路与第2冷却器热侧入口相连，环境空气从第2冷却器冷侧入口进入并从冷侧出口排入环境。第2冷却器热侧出口通过第1节流阀与蒸发器冷侧入口相连，环境空气与蒸发器热侧入口相连，蒸发器热侧出口与冷风口相连。蒸发器冷侧出口与吸收冷凝器热侧入口相连。环境空气与吸收冷凝器冷侧入口相连，吸收冷凝器冷侧出口与环境空气相连，吸收冷凝器热侧出口与第2循环泵入口相连。

气液分离器液相出口与第2回热器热侧入口相连，第2回热器热侧出口与第1冷却器热侧入口相连，第1冷却器出口通过第2节流阀与吸收冷凝器热侧入口相连，吸收冷凝器热侧出口与第2循环泵入口相连。