030] 结合图3,利用混合工质1，1，2,2,3-五氣丙烷和氣乙烧的余热回收方法 之Ξ设及的系统由1-柴油机、2-排气管、3-烟气-水或导热油换热器、4-膨胀机、5-功率传递 设备、6-回热器、7-冷凝器、8-工质累、9-中冷器-有机工质预热器和10-水-有机工质换热器 组成。该实施方案属于间接换热方案，采用水或导热油作为传导介质，将烟气的热量传递给 混合工质，二元混合工质经工质累如日压后，进入回热器即及收来自膨胀机4出口的有机工质 的热量，接着进入中冷器-有机工质换热器9吸收中冷器的热量，最后进入水或导热油-有机 工质换热器10吸收柴油机排气的热量，成为高溫高压的饱和蒸汽或过热蒸汽进入膨胀机4 膨胀做功，膨胀完的有机工质进入回热器則尋一部分能量传递给工质累8出口的有机工质， 之后进入冷凝器7冷凝成饱和液体。其中水或导热油-有机工质换热器的热源水来自烟气- 水或导热油换热器3,在烟气-水或导热油换热器3中的水或导热油由烟气加热。
[0031] 结合图4,利用混合工质1，1，2,2,3-五氣丙烷和氣乙烧的余热回收方法 之Ξ设及的系统由1-柴油机、2-排气管、3-烟气-水或导热油换热器、4-膨胀机、5-功率传递 设备、6-回热器、7-冷凝器、8-工质累和10-水或导热油-有机工质换热器组成。该实施方案 属于间接换热方案，采用水或导热油作为中间传递介质，将烟气的热量传递给混合工质，二 元混合工质经工质累8加压后，进入回热器即及收来自膨胀机出口的有机工质的热量，进入 水或导热油-有机工质换热器10吸收柴油机排气的热量，成为高溫高压的饱和蒸汽或过热 蒸汽进入膨胀机4膨胀做功，膨胀完的有机工质进入回热器則尋一部分能量传递给工质累8 出口的有机工质，之后进入冷凝器7冷凝成饱和液体。其中水或导热油-有机工质换热器的 热源水来自烟气-水或导热油换热器3,在烟气-水或导热油换热器3中的水或导热油由烟气 加热。
[0032] 上述四种方法中：柴油机余热为排气余热和中冷器余热。排气作为热源溫度范围 为200°C-35(rC，与二元混合工质通过换热器直接进行换热，或柴油机余热产生溫度范围 I00°c-I7(rc的热水与二元混合工质通过中间换热器进行间接换热。冷却水溫度为io°c到 36°C之间。冷凝压力为二元混合工质临界压力的大约6%到45%之间，冷凝器溫度滑移为20 °(：到39°(：之间。冷凝溫度比冷凝压力下的泡点溫度低0°C至iJfTC之间，即过冷度为0°C至iJfTC 之间。有机朗肯循环采用亚临界循环或者跨临界循环之中的一种循环。所述亚临界循环，对 于二元混合工质通过换热器直接进行换热，蒸发压力为二元混合工质临界压力的大约30% 到100%之间，蒸发滑移溫度在4到28°C之间；对于二元混合工质通过中间换热器进行间接 换热，蒸发压力为二元混合工质临界压力的大约10%到100%之间，蒸发滑移溫度在13到38 °C之间。所述跨临界循环，蒸发压力为工作流体混合物临界压力的大约1.01到1.3之间，循 环最高溫度比临界溫度高5°C到107°C之间。
[0033] 图5为亚临界溫赌图，具体表示出循环工质的做功过程，与图6的区别在于其蒸发 压力低于临界压力。过程3-4:凝结后的有机工质经工质累8后压力提高，饱和液态有机工质 经工质累8的升压过程可视为定赌压缩过程。过程4-a:有机工质经回热器即及收热量，回收 了部分热量。过程a-1:有机工质在中冷器-有机工质预热器9、烟气-有机工质换热器3中吸 热，由未饱和态变为过热或饱和有机工质蒸汽。过程中工质与外界无技术功交换。忽略了工 质流动过程的阻力，该过程为定压吸热过程。过程1-2:过热或饱和的有机工质蒸汽在膨胀 机4中膨胀并对外输出功。在膨胀机4出口工质达到低压状态，主要由饱和的蒸汽组成，称为 乏汽。忽略工质的摩擦与散热，该过程为等赌膨胀过程。过程2-b:膨胀机4出口的有机工质 进入回热器6把热量传递给过冷态的有机工质。过程b-1:在冷凝器7中乏汽放热给冷却水， 凝结成为冷凝器乏汽压力下的饱和液态或过冷态的有机工质。该过程可视为定压放热过 程。由该T-S图可W明显看出高压回热出口 a点跨越过高压下的泡点溫度点5,低压回热出口 b点可跨越低压下的露点溫度点7。溫度夹点出现在蒸发器和冷凝器的进出口端。运也是该 种混合物相对于其他朗肯循环工质的优势。
[0034]图6为跨临界溫赌图，具体表示出循环工质的做功过程，过程3-4:凝结后的有机工 质经工质累8后压力提高，饱和液态有机工质经工质累8的升压过程可视为定赌压缩过程。 过程4-a:有机工质经回热器即及收热量，回收了部分热量。过程a-1:有机工质在中冷器-有 机工质预热器9、烟气-有机工质换热器3中吸热，由未饱和态变为过热或饱和有机工质蒸 汽。过程中工质与外界无技术功交换。忽略了工质流动过程的阻力，该过程为定压吸热过 程。过程1-2:过热或饱和的有机工质蒸汽在膨胀机4中膨胀并对外输出功。在膨胀机4出口 工质达到低压状态，主要由饱和的蒸汽组成，称为乏汽。忽略工质的摩擦与散热，该过程为 等赌膨胀过程。过程2-b:膨胀机4出口的有机工质进入回热器6把热量传递给过冷态的有机 工质.过程b-1:在冷凝器7中乏汽放热给冷却水，凝结成为冷凝器乏汽压力下的饱和液态或 过冷态的有机工质。该过程可视为定压放热过程。由该T-S图可W明显看低压回热出口 b点 可跨越低压下的露点溫度点7。运也是该种混合物相对于其他朗肯循环工质的优势。
【主权项】
1. 一种混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷，其特征是：是由1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷物理混合而成的二元混合工质，1，1，2，2，3-五氟丙烷和1，1，ΙΕ氟乙烷的质量分数为 (0.2-0.8) :(0.1-0.5)，两组元物质质量分数之和等于 100%。2. 根据权利要求1所述的混合工质1，1，2，2，3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷，其特征是： 临界压力范围为3652kPa-3665kPa，临界温度范围为93°C_164°C。3. -种利用权利要求1所述混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷的余热回 收方法，其特征是:混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷经工质栗(8)加压后， 进入回热器(6)吸收来自膨胀机(4)出口的有机工质的热量，接着进入中冷器-有机工质换 热器(9)吸收中冷器的热量，最后进入烟气-有机工质换热器(3)吸收柴油机排气的热量，形 成的高温高压的饱和蒸汽或过热蒸汽进入膨胀机(4)膨胀做功，膨胀完的有机工质进入回 热器(6)将一部分能量传递给工质栗(8)出口的有机工质，之后进入冷凝器(7)冷凝成饱和 液体。4. 一种利用权利要求1所述混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷的余热回 收方法，其特征是:混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷经工质栗(8)加压后， 进入回热器(6)吸收来自膨胀机出口的有机工质的热量，进入烟气-有机工质换热器(3)吸 收柴油机排气的热量，形成的高温高压的饱和蒸汽或过热蒸汽进入膨胀机(4)膨胀做功，膨 胀完的有机工质进入回热器(6)将一部分能量传递给工质栗(8)出口的有机工质，之后进入 冷凝器(7)冷凝成饱和液体。5. -种利用权利要求1所述混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷的余热回 收方法，其特征是:混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷经工质栗(8)加压后， 进入回热器(6)吸收来自膨胀机(4)出口的有机工质的热量，接着进入中冷器-有机工质换 热器(9)吸收中冷器的热量，最后进入水或导热油-有机工质换热器（10)吸收柴油机排气的 热量，形成的高温高压的饱和蒸汽或过热蒸汽进入膨胀机(4)膨胀做功，膨胀完的有机工质 进入回热器(6)将一部分能量传递给工质栗(8)出口的有机工质，之后进入冷凝器(7)冷凝 成饱和液体;其中水或导热油-有机工质换热器的热源水来自烟气-水或导热油换热器(3)， 在烟气-水或导热油换热器(3)中的水或导热油由烟气加热。6. -种利用权利要求1所述混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷的余热回 收方法，其特征是:混合工质1，1，2,2,3-五氟丙烷和1，1，1-三氟乙烷经工质栗(8)加压后， 进入回热器(6)吸收来自膨胀机出口的有机工质的热量，进入水或导热油-有机工质换热器 (10)吸收柴油机排气的热量，成为高温高压的饱和蒸汽或过热蒸汽进入膨胀机(4)膨胀做 功，膨胀完的有机工质进入回热器(6)将一部分能量传递给工质栗(8)出口的有机工质，之 后进入冷凝器(7)冷凝成饱和液体;其中水或导热油-有机工质换热器的热源水来自烟气-水或导热油换热器(3)，在烟气-水或导热油换热器(3)中的水或导热油由烟气加热。
【专利摘要】本发明提供的是一种柴混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷及余热回收方法。由1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷物理混合而成的二元混合工质，1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的质量分数为(0.2-0.8)：(0.1-0.5)，两组元物质质量分数之和等于100％。采用带有回热器的有机朗肯循环系统回收柴油机排气余热和中冷器的热量，通过采用所选择的二元混合工质，效果非常明显。通过回收柴油机排气余热能量和中冷器余热能量，将其转化为电能，达到综合回收柴油机余热，显著提高柴油机的热效率，降低燃油耗指标，减少碳排放。
【IPC分类】F01K25/08, F02G5/02, C09K5/04
【公开号】CN105670567
【申请号】CN201610111323
【发明人】张文平, 侯胜亚, 张新玉, 明平剑, 柳贡民, 曹贻鹏, 国杰
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月29日