[发明专利]一种适用于内燃机余热回收动力循环的三组元混合工质

说明书

本发明公开了一种适用于内燃机余热回收动力循环的三组元混合工质，由二氧化碳和戊烷及制冷剂组成，所述制冷剂是二氟甲烷、氟乙烷和1,1‑二氟乙烷中的任何一种；按照所选取的制冷剂的不同，各组分的质量百分比如下：二氧化碳/戊烷/二氟甲烷的质量百分比为30‑70/10‑20/10‑60；二氧化碳/戊烷/氟乙烷的质量百分比为30‑70/10‑20/10‑50；二氧化碳/戊烷/1,1‑二氟乙烷的质量百分比为10‑70/10‑30/10‑60。该三组元混合工质在具有良好的环保和安全性及热力学性能，热效率高于12％；可以同时高效回收发动机烟气和缸套水余热能，烟气利用率大于60％，缸套水利用率达100％。较CO₂的临界温度明显提高，系统的冷却条件放宽，满足车用余热回收系统要求。

技术领域

本发明属于内燃机余热回收动力循环用工质，尤其涉及一种包含CO₂、烷烃和传统制冷剂的动力循环三元混合工质。

背景技术

余热回收技术被认为是实现内燃机节能减排的关键性技术，对国家层面高效能源利用具有重要意义。传统内燃机余热具有大温差，多品位的特点，烟气余热温度高达500℃左右，占内燃机燃烧热的25％左右。与烟气余热比例相似的是内燃机缸套水余热，但是缸套水温度一般低于100℃。由于这两种余热源温度特性差异巨大，很难实现通过传统工质循环实现高效回收。之前的研究表明，有机工质不燃不爆，使用方便，但是对缸套水余热回收效率较低，而且普遍具有较高的全球变暖潜能值(GWP值)和消耗臭氧潜能值(ODP值)，对环境具有明显的不利影响。烷烃类工质热力学性能突出，但是同样对缸套水余热回收利用率较低，安全性较差。CO₂具有很好的热力学性能，可以同时高效回收内燃机高低品位的余热源，系统具有小型化优势，同时CO₂属于自然工质，对环境影响很小，应用于高温余热回收领域的潜力巨大。但是CO₂工质由于临界温度过低，冷凝条件严苛，很难利用自然冷源冷却，限制了其在内燃机余热回收领域的应用。如果将上述三种工质按照一定的比例进行混合形成混合工质，混合工质利用三种工质的优势相互弥补，最终将形成高效，环保，安全的适于车用的动力循环工质。

发明内容

针对现有技术，本发明提供一种适用于内燃机余热回收动力循环的三组元混合工质，该混合工质安全、环保、高效，并且满足车用冷却条件，具有良好的动力热力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种适用于内燃机余热回收动力循环的三组元混合工质，由二氧化碳和戊烷及制冷剂组成，所述制冷剂是GWP值低于1000且ODP值为0的高效环保型制冷剂，所述高效环保型制冷剂是二氟甲烷、氟乙烷和1,1-二氟乙烷中的任何一种；按照所选取的高效环保型制冷剂的不同，各组分的质量百分比如下：

所述高效环保型制冷剂是二氟甲烷，戊烷的质量百分比为10-20，二氟甲烷的质量百分比为10～60，其余为二氧化碳；

所述高效环保型制冷剂是氟乙烷，戊烷的质量百分比为10-20，氟乙烷的质量百分比为10～50，其余为二氧化碳；

所述高效环保型制冷剂是1,1-二氟乙烷，戊烷的质量百分比为10-30，1,1-二氟乙烷的质量百分比为10～60，其余为二氧化碳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：