回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106368775A(43)申请公布日2017.02.01(21)申请号201611022743.4(22)申请日2016.11.21(71)申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264209山东省威海市文化西路2号哈尔滨工业大学（威海）(72)发明人王彦岩杨建国杨俊杰沈义涛(74)专利代理机构北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)11531代理人李宏伟(51)Int.Cl.F01N5/02(2006.01)F02B37/00(2006.01)F02B39/00(2006.01)F25B27/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置(57)摘要本发明公开了回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，它涉及压缩制冷技术领域。它的柴油主机一端连接中冷器，另一端连接主机后排气管，主机后排气管连有涡轮增压器，涡轮增压器也与中冷器连接，涡轮增压器连接进气管，涡轮增压器与控制阀二相连，控制阀二连有动力涡轮压缩制冷系统，动力涡轮压缩制冷系统连有热交换器，控制阀一与涡轮增压器并联设置，控制阀三与动力涡轮压缩制冷系统并联设置。本发明有益效果为：它能够将柴油机的排气余热充分利用，有效回收柴油主机废气能量，在不影响主机功率的情况下，额外输出制冷功率，柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统联合运行后，可提高发动机有效效率，可提高燃油利用率。CN106368775ACN106368775A权利要求书1/2页1.回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于包括柴油主机(1)、主机后排气管(2)、涡轮增压器(3)、控制阀一(4)、控制阀二(5)、动力涡轮压缩制冷系统(6)、热交换器(15)、控制阀三(16)、进气管(17)、中冷器(18)；所述柴油主机(1)一端连接中冷器(18)，另一端连接主机后排气管(2)，主机后排气管(2)连有涡轮增压器(3)，涡轮增压器(3)也与中冷器(18)连接，涡轮增压器(3)连接进气管(17)，涡轮增压器(3)与控制阀二(5)相连，控制阀二(5)连有动力涡轮压缩制冷系统(6)，动力涡轮压缩制冷系统(6)连有热交换器(15)，控制阀一(4)为涡轮增压器(3)的涡轮旁通阀；所述动力涡轮压缩制冷系统(6)包括动力涡轮(7)、动力涡轮输出轴(8)、减速齿轮箱(9)、冷藏室(10)、制冷压缩机(11)、节流阀(12)、冷凝器(13)，动力涡轮(7)一端连接涡轮增压器(3)，另一端通过动力涡轮后排气管(14)连接热交换器(15)，动力涡轮(7)还与动力涡轮输出轴(8)连接，动力涡轮输出轴(8)连接减速齿轮箱(9)，减速齿轮箱(9)连接制冷压缩机(11)，制冷压缩机(11)分别与冷藏室(10)、冷凝器(13)相连，冷藏室(10)和冷凝器(13)的另一端都与节流阀(12)相连，热交换器(15)的一端还与控制阀三(16)连接。2.根据权利要求1所述的回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于柴油主机涡轮增压系统与动力涡轮压缩制冷系统采用联合运行方案，以联合运行所输出的功率最大化为目标，根据可利用废气能量的不同，控制废气阀门组的开启时刻，形成两种具体运行方式：串联运行方式和并联运行方式；阀门作为涡轮增压器(3)的涡轮旁通阀，目的是保证发动机的进气压力与所需增压压力一致，若在此时发动机处于大负荷工况下，串联系统能够实现整机功率最大化，即曲轴输出功率和动力涡轮回收功率之和最大时，则完全开启控制阀二(5)，关闭控制阀一(4)和控制阀三(16)，实施串联运行方式；若在此时发动机处于中小负荷工况下，并联系统能够实现整机功率最大化，即曲轴输出功率和动力涡轮回收功率之和最大时，则完全开启控制阀三(16)，关闭控制阀二(5)，以适当角度开启控制阀一(4)，实施并联运行方式。3.根据权利要求1所述的回收渔船用柴油主机排气余热的动力涡轮压缩制冷装置，其特征在于在串联运行方案中，空气先经过压气机加压后进入中冷器(18)冷却，然后进入柴油主机(1)中参与燃料燃烧，燃烧后的废气经由主机后排气管(2)流出，先流入到涡轮增压器(3)的涡轮中，推动涡轮旋转做功，回收部分废气能量，保证发动机进气所需的足够的进气量和进气压力，从涡轮增压器(3)流出的废气随后流入动力涡轮(7)中，推动动力涡轮(7)做功，进一步回收能量；在并联运行方案中，空气先经过压气机加压后进入中冷器(18)冷却，然后进入柴油主机(1)中参与燃料燃烧，燃烧后的废气经由主机后排气管(2)流出，流出后的废气有两个流动通道，第一通道与涡轮增压器(3)的涡轮相连，第二通道与动力涡轮(7)相连，两个流动通道内的气体分配通过调节控制阀一