大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備的製作方法

2023-06-29 21:26:21 1

專利名稱：大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備的製作方法
技術領域：
大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備
技術領域：
本實用新型涉及一種製冷裝置，更具體地說，涉及一種適用於大中型車的發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備。
背景技術：
利用熱能製冷技術通常有兩種吸收式和吸附式。這兩種製冷設備的體積均比目前廣泛使用的壓縮式製冷設備大，其中吸附式製冷設備又比吸收式大得多。如果利用發動機餘熱作為驅動力給車輛提供冷能，從體積和重量的角度來看，採用吸收式製冷技術比較有優勢。對於轎車、輕型和微型客車而言，底盤下、車頂和發動機倉中沒有多餘空間，只有大中型客車、工程車輛、野外作業
車、某些軍用車輛等有較充足的空間來安裝餘熱驅動的吸收式製冷設備。固定設置在地面的利用熱能驅動的吸收式製冷技術已臻成熟。在最近10
年，我國的吸收式制冷機研究和開發在質和量兩個方面都有飛躍性發展，在驅動熱源方面，已成功開發出蒸汽式、燃氣式、燃油、熱水、乏汽、廢氣等空調產品；在效數和級數方面，有單效、雙效、三效、單級、雙級；在容量上，涵蓋了 10 - 5500kW製冷範圍。吸收式製冷系統通常是由發生器、冷凝器、製冷節流閥、蒸發器、吸收器、溶液節流岡、溶液熱交換器和溶液泵等組成。整個系統包括兩個迴路 一個是製冷劑迴路， 一個是溶液迴路。系統中使用的工作流體是製冷劑和吸收劑，吸收劑吸收了液化的製冷劑後形成溶液。溶液加熱又能放出製冷劑氣體。製冷劑迴路由冷凝器、製冷劑節流閥、蒸發器組成。製冷劑氣體在冷凝器中被冷凝，產生的製冷劑液體經節流後到蒸發器蒸發製冷。溶液迴路由發生器、吸收器、溶液節流閥、溶液熱交換器和溶液泵組成。在吸收器中，吸收劑吸收來自蒸發器的低壓製冷劑氣體，形成富含製冷劑的溶液，將該溶液用泵送到發生器，經過加熱時溶液中的製冷劑重新蒸發出來，送入冷凝器。另一方面，發生後的溶液重新恢復到原來的高濃度，進入吸收器，吸收來自蒸發器的製冷劑蒸汽。吸收過程中伴隨釋放吸收熱，為了保證吸收的順利進行，需要冷卻吸收液。
如果能夠利用車輛發動機的餘熱驅動車輛冷暖空調，為車廂在夏季提供冷氣，冬季提供暖風，可以達到節能的效果。據測算，大中型客車用的氟利昂蒸
汽壓縮式冷氣機的油耗佔總油耗的15-20%，暖氣機的油耗則接近25%。在經濟欠發達國家與地區，客車的保有量及需求量較高，車輛空調消耗的燃油量也相當可觀。以中國大陸為例，2006年我國大型客車保有量為18萬輛，中型客車保有量為65萬輛；大型客車需求量為2. 5萬輛，中型客車需求量為6. 9萬輛，大中型客車空調裝機率為61%。預計到2008年，全國大中型客車產量將達到24萬臺，其中空調車的需求量將達到17萬臺左右。大型客車的空調配套比例將達到90%，而中型客車也將達到70%左右；到2010年，我國營運客車總量將達到220萬輛，其中大中型客車總量將達到105萬輛，高級客車在客車總量中所佔比例將達到25%以上，中M車所佔比例將達到50%以上。到2010年，高速公路和國道主幹線客運將全部實現中高級客車經營，城鄉客運要從普通客車為主轉變為中l^車為主。如果平均每臺空調需要動力15kW,全部大中型客車空調需要動力1260萬kW，相當於6萬輛220kW大客車主發動機功率，或12座大亞灣核電站的裝機容量。如能在客車上實現利用發動機尾氣進行製冷的技術，將會節省大量的能源。
車用發動機中燃油產生的熱量基本上分為三大部分，其中30 - 35 %轉化為機械能，各30%左右通過尾氣和冷卻系統排;改到大氣環境中。如果尾氣與冷卻液廢熱被充分利用，燃油熱能利用率就可從目前的33%左右提高到60%以上。
目前國際上研究該項目需要解決的關鍵技術主要有以下幾個方面
(1) 成熟的熱量製冷設備因為體積龐大和重量過大而無法直接應用於空間侷促、載重有限的車輛上。
(2) 成熟的熱量製冷設備由於只能用於地面靜止環境下而無法應用於顛簸、搖晃的大中型車輛上。
(3) 在大中型車輛的發動機怠速工況下(車速小於10km/h),發動機水箱和尾氣的餘熱不足以驅動製冷裝置向車廂內供應足夠的冷氣。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術中存在成熟的熱量驅動的吸收式製冷設備因體積龐大和重量過大而無法應用於大中型車輛上的缺陷，備。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷i殳備，包括獨立安裝在車體上的冷凝器、蒸發器、吸收器、發生器以及與發動機冷卻系統相連通的換熱器，所述蒸發器、換熱器、發生器、吸收器和冷凝器依次通過連接管連接並且所述冷凝器和蒸發器之間通過節流閥連接形成密閉的製冷循環迴路。
換熱器設置在發動機排氣總管和消聲器之間。
在本實用新型所述的所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備中，所述蒸發器和冷凝器設置在車體頂部或車體尾部發動機和車頂之間的位置。
所述發生器和/或吸收器設置在車廂底板下或車體尾部發動機和車頂之間的位
在本實用新型所述的所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備中，
所述節流閥為設置在冷凝器和蒸發器之間的節流孔板或拉伐爾降壓噴管。
在本實用新型所述的所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備中，
所述冷凝器通過J5(U幾與車廂外部環境大氣實現空冷。
趙所述的所述大中型
所述吸收器通過風機與車廂外部環境大氣實現空冷.g^";老AA^fd + *刑 所述蒸發器通過風機與車廂外部環境大氣實現空冷。實施本實用新型的大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，具有以下
有益效果通過將製冷設備中構成製冷循環迴路的冷凝器、蒸發器、吸收器、 發生器和換熱器分別獨立安裝在車體上，再通過連接管相互連接形成一個密閉 的迴路，從而可以有效利用車內外的有限空間，解決了現有技術中利用發動機 餘熱驅動的製冷設備因體積過於龐大和重量過大而無法應用至車輛上。另外， 與傳統的熱量驅動的吸收式製冷設^^目比較，取消了兩個溶液熱交換器，從而 減輕了整個製冷系統的重量。直接將換熱器與發動機的冷卻系統連接，利用發 動機冷卻系統中排出的冷卻水中的熱量驅動整個製冷循環，還可進一步地將換 熱器設置在發動機排氣總管和消聲器之間，使得製冷循環迴路還能從尾氣中獲 得熱量，進一步提高了能源的使用率，達到節省能源的目的。
冷凝器、吸收器採用風機與環境大氣進行熱交換、蒸發器採用風機冷卻車 廂內空氣，取消蒸發器的冷凍水裝置，進一步減輕了整體的重量。更進一步地， 可用注塑纖維增強塑料代替沉重的冷凝器、蒸發器等的金屬殼體，更進一步地 減輕了整體的重量，並且塑料殼體不受溴化鋰溶液腐蝕，不產生不凝性氣體。
更進一步地，通過在冷凝器和蒸發器之間設置節流孔板或拉伐爾降壓噴管； 並且蒸發器與冷凝器的安裝高度高於發生器與吸收器一定高度，可防止製冷劑 從蒸發器中進入冷凝器中，使得製冷設備即使在顛簸、搖晃的路面也能適應。
更進一步地，還可在車體上增設一套小負荷的由發動才幾驅動的壓縮式製冷 裝置。在發動機處於小功率工況時，發動機產生的餘熱不足以驅動製冷設備向 車廂內供應足夠的冷氣，可以用該小負荷製冷裝置來彌補。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷裝置的優選 實施例中車體的整體結構示意圖； 圖2是圖1中車體的俯視圖3是本實用新型所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備的優選 實施例中製冷i殳備的整體結構示意圖；孔外反的結構示意圖5是本實用新型所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備中拉伐 爾降壓噴管的一種結構示意爾降壓噴管的另 一種結構示意爾降壓噴管的再一種結構示意圖。
具體實施方式
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如圖l、 2、 3所示，在本實用新型所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式 製冷設備的優選實施例中，包括冷凝器l、蒸發器2、換熱器3、發生器4、吸 收器5。將冷凝器、蒸發器、換熱器、發生器、吸收器分別獨立安裝在車體20 上，再通過連接管將各部分連接起來形成密閉的製冷循環迴路，從而有效利用 車內外的有限空間。吸收器和發生器最好採用浸沒式結構，以利於減小結構尺 寸。其中，蒸發器和吸收器之間通過第一連接管ll連接；換熱器與發動機的冷 卻系統及排氣總管系統連通，使得發動機冷卻系統與排氣系統的熱量與換熱器 進行熱交換，最好將換熱器設置在發動機排氣總管6和消聲器7之間，使得發 動機排出的尾氣能夠和換熱器進行熱交換，利用發動機的冷卻液和廢氣中的熱 量驅動整個製冷循環迴路，從而提高能源的利用率，減少能源消耗。換熱器和 發生器之間通過第二連接管12連接；發生器和吸收器之間通過笫三連接管13 連接；發生器和冷凝器之間通過第四連接管14連接；冷凝器和蒸發器之間設有 節流閥8。最好用注塑纖維增強塑料等材料製作冷凝器、蒸發器等的殼體(塑 料外殼完全能夠抵抗一個大氣壓的壓力，並且不受溴化鋰等製冷劑溶液的腐 蝕)，從而減輕整個設備的重量。最好將冷凝器、吸收器、蒸發器設置為通過風 機與車廂外部環境大氣進行熱交換，改水冷為空冷，進一步減輕整個設備的重
量，減小車輛載荷。風機可以是軸流風機或離心風機或橫流風機等。蒸發器和冷凝器最好設置在車體頂部21或車體尾部22發動機和車頂之間 的位置，使得蒸發器和冷凝器高於吸收器和發生器，防止溴化鋰溶液進入蒸發 器和冷凝器。同理，發生器和/或吸收器最好設置在車廂底板23下或車體尾部 發動機和車頂之間的位置(此時蒸發器與吸收器須設置在車頂)。同時，最好設
置節流閥為節流孔板81，如圖4所示；也可設置節流閥為拉伐爾降壓噴管82， 其結構可設置為喉部為光滑曲面或者圓柱面的結構，如圖5、 6所示；其結構也 可設置為兩個圓錐狀管結構，如圖7所示。
氣加熱到97。C左右後，進入發生器，加熱發生器中含有高壓液態製冷劑的稀溶 液，使得製冷劑吸熱蒸發後形成高壓的製冷劑蒸汽進入冷凝器中，同時發生器 中的稀溶液變為濃溶液進入吸收器中；製冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝後形成低 壓的液態製冷劑，流過節流閥被降壓後進入蒸發器中；低壓液態製冷劑在蒸發 器中吸收車廂內的熱量後形成低壓氣態製冷劑進入吸收器，從而將車廂內空氣 降溫；低壓氣態製冷劑在吸收器中被加壓並放熱形成高壓液態製冷劑，並與濃 溶液混合變為稀溶液後進入發生器中，完成一個製冷循環。
還可設有一套由發動機驅動的製冷裝置40，本實施例採用小載荷的壓縮式 制冷機組作為輔助的製冷裝置，如氟利昂蒸汽壓縮式製冷空調等，該製冷裝置 可設置在車體尾部，其蒸發器41可設置在車頂，壓縮機42和冷凝器"可設置 在車體底部或車體尾部。當車輛處於怠速等小功率工況時，壓縮式空調工作； 當車輛正常行駛時，自動切換到餘熱製冷空調。兩套空調之間轉換和各自運轉 均由電子控制系統自動完成。由於車輛製冷量主要消耗在車輛以較高時速行駛 時，與外界空氣的強制對流換熱和車體密封處漏風所帶入的熱量，而在怠速和 小功率工況；車廂內的溫升主要來自乘員散熱和陽光照射，此時所需的製冷量 基本可由發動機驅動的這套壓縮式製冷裝置提供即可。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和 詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是， 對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍
權利要求1、一種大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特徵在於，包括獨立安裝在車體上的冷凝器、蒸發器、吸收器、發生器以及與發動機冷卻系統相連通的換熱器，所述蒸發器、換熱器、發生器、吸收器和冷凝器依次通過連接管連接並且所述冷凝器和蒸發器之間通過節流閥連接形成密閉的製冷循環迴路。
2.根據權利要求1所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述換熱器設置在發動機排氣總管和消聲器之間。
3、 根據權利要求1所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述蒸發器和冷凝器設置在車體頂部或車體尾部發動機和車頂之間的 位置。
4、 根據權利要求1所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述發生器和/或吸收器設置在車廂底板下或車體尾部發動機和車頂之 間的位置。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式制 冷設備，其特徵在於，所述節流岡為設置在冷凝器和蒸發器之間的節流孔板或 拉伐爾降壓噴管。
6、 根據權利要求5所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述冷凝器通過風機與車廂外部環境大氣實現空冷。
7、 根據權利要求5所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述吸收器通過風機與車廂外部環境大氣實現空冷。
8、 根據權利要求5所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，所述蒸發器通過風機與車廂外部環境大氣實現空冷。
9、 才艮據權利要求1所述大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，其特 徵在於，還包括設置在車體上的利用發動機驅動的壓縮式製冷空調。
專利摘要本實用新型涉及大中型車發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備，包括獨立安裝在車體上的冷凝器、蒸發器、吸收器、發生器以及與發動機冷卻系統相連通的換熱器，所述蒸發器、換熱器、發生器、吸收器和冷凝器依次通過連接管連接並且所述冷凝器和蒸發器之間通過節流閥連接形成密閉的製冷循環迴路。通過將製冷設備中構成製冷循環迴路的冷凝器、蒸發器、吸收器、發生器和換熱器分別獨立安裝在車體上，再通過連接管相互連接形成一個密閉的迴路，從而可以有效利用車內外的有限空間，解決了現有技術中利用發動機餘熱驅動的吸收式製冷設備因體積過於龐大而無法應用至車輛上的問題。
文檔編號F25B15/02GK201362152SQ200920135120
公開日2009年12月16日 申請日期2009年2月27日 優先權日2009年2月27日
發明者黃虹賓 申請人:深圳大學