专利名称：等压补液的热工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等压补液的热工装置。
背景技术：
在热工装置四大部件蒸汽发生器、冷凝室件、换能器件和给液器件中，蒸汽发生器 利用第一热源使工质气化产生高压；冷凝室件利用第二热源使做功后的乏汽冷凝并提供 低压；换能器件利用压力差做功；给液器件将汇集于集液室的冷凝工质液体泵送到蒸汽 发生器进入下一轮的气化、做功和冷凝热工循环。给液器件的效率通常比较低，将工质 液体从低气压的集液室泵送进高气压的蒸汽发生器要消耗不少能量。特别是小型的太阳 能或余热利用热工装置，本来效率就低，给液器件还要占去相当一部分。
发明内容
本实用新型的目的是要提供等压补液的热工装置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是用蒸汽发生器、热工换能器件、 一个或多个与蒸汽发生器可控连通的中间仓、冷凝室和冷凝室底部的集液室组成一个等 压补液的热工装置。令中间仓轮流接通集液室和蒸汽发生器，让工质从集液室流到中间 仓再流到蒸汽发生器。
如工质不能自流，采用高位液仓与集液室连通并与中间仓可控连通；再用喷射器向 髙位液仓提供负压将集液室内的工质吸入高位液仓；或者将高位液仓的顶部与一个冷源 低热阻连接，利用冷源在髙位液仓顶部形成的低蒸汽压将工质吸入高位液仓；或采用与 冷凝室可控连通的集液室，并在集液室的顶部设置一个换热界面，通过换热界面对集液 室顶部加热形成髙蒸汽压将工质压入高位液仓，再让工质从高位液仓流到中间仓再流到 蒸汽发生器。还可采用从集液室向中间仓泵送工质的装置和/或者从中间仓向蒸汽发生器 泵送工质的装置。令中间仓轮流接通低压的集液室或高压的蒸汽发生器，将原来从低压 的集液室直接向高压蒸汽发生器泵送工质改成为经中间仓等压泵送工质。
本实用新型的有益效果包括能省略电动给液泵并杜绝由于采用电动给液泵带来的 密封泄漏，使利用太阳能和内燃机尾气余热工作的小型或微型热工装置的设备投资大幅 度降低，工作效率、有效输出和可靠性提高。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1 5是本实用新型等压补液的热工装置五个实施例的结构示意图。
图中l.蒸汽发生器，2.喷射器，3.冷凝室，4.蒸发室，5.高位液仓，6.中间仓，7.
负压管，8.液位阀，9.换热器，IO.抽液管，ll.集液室，12.液面阀，13.进仓阀，14.
进仓管，15.出仓阀，16.补液管，17.压力控制阀，18.止回阀，19.余热发动机，20.换
热界面，21.密封阀，22.密封夹套壳体，23.真空隔热层。
具体实施方式
在
图1中，蒸汽发生器l、喷射器2、冷凝室3、蒸发室4、高位液仓5和中间仓6 组成一个等压补液的蒸喷制冷装置。喷射器2同时也用于提升工质。高位液仓5、中间 仓6和蒸汽发生器1三者内部液面位置依次降低形成自流路线。喷射器2通过负压管7 连通蒸发室4和高位液仓5的上部。蒸发室4内设有液位阀8和换热器9;设有液面阀
12的高位液仓5通过抽液管10与冷凝室3底部的集液室11连通、通过进仓阀13和进 仓管14与中间仓6连通。中间仓6通过出仓阀15和补液管16与蒸汽发生器1上部连通。
图1实施例的工作原理为第一热源使蒸汽发生器1内工质气化，蒸汽从喷射器2 喷出在负压管7内产生负压。喷射器2喷出的乏汽进入冷凝室3在第二热源作用下凝结 汇集于集液室11。集液室11内的工质被负压吸入蒸发室4并汽化使温度下降，冷量通 过换热器9输出。负压还使集液室11内的工质进入高位液仓5。当液面升到设定位置时， 通过控制系统令出仓阀15关闭、进仓阀13打开，高位液仓5内的工质通过进仓管14 进入中间仓6。随着中间仓6内液位升高和高位液仓5内的液位降低，关闭进仓阀13同 时出仓阀15和高位液仓5内的液面阀12打开。出仓阀15打开使蒸汽发生器1内的蒸汽 通过补液管16进入中间仓6并使中间仓6内温度升高，同时中间仓6内的液体通过补液 管16进入蒸汽发生器1。高位液仓5内的液面阀12打开则使集液室11内的工质通过抽 液管10进入高位液仓5。由此，进入下一轮的补液循环。
图1实施例中，高位液仓5内的液面被液位阀8钳制，这也起到了节流的效果。需 要时，也可在抽液管10上串接节流阀。蒸发室4和高位液仓5有时可合并。
在图2中，蒸汽发生器l、喷射器2、冷凝室3、蒸发室4、高位液仓5、两个中间 仓6、两组由常闭出仓阀15及常开进仓阀13组成的联动自控阀和带发电机负载的余热 发动机19组成一个带蒸汽喷射补液机构的等压补液余热发电机组。余热发电机组和蒸汽 喷射补液机构合用一套蒸汽发生器1和冷凝室3。蒸汽发生器1出口有一个压力控制阀 17。喷射器2通过负压管7连通蒸发室4。蒸发室4带液位阀8。高位液仓5与作为冷源 的蒸发室4低热阻连接；蒸发室4和高位液仓5通过抽液管10与集液室11连通；带止 回阀18的高位液仓5还通过常开进仓阀13和进仓管14与两个中间仓6连通；两个中间 仓6通过常闭出仓阓15和补液管16与蒸汽发生器1上部连通。
图2实施例的工作原理为蒸汽发生器1受热工质气化。在启动初期关闭压力控制 阀17，当压力升高时再打开以加速启动过程。蒸汽使余热发动机19做功并产生电能输 出。蒸汽流经喷射器2使负压管7内形成负压。从喷射器2喷出的乏汽进入冷凝室3凝 结汇集于集液室ll。集液室11内的工质被负压吸入蒸发室4汽化使温度下降，并导致 高位液仓5内温度下降，其顶部空间的蒸汽压减小吸入集液室11内的工质。当高位液仓 5内的液面上升到设定位置时，与图l实施例中所述相似，由常闭出仓阀15和常开进仓 阀13组成的两组联动自动控制阔门组联动轮流向蒸汽发生器1补液，维持热工装置运行。
采用一个以上各带自控联动阀门组的中间仓6联动轮流向蒸汽发生器1补液，可使 补水速率成倍提高并且补水过程更为平稳。通过与冷源换热，高位液仓5内顶部空间的 蒸汽压减小形成相对负压抽吸工质液体，这种方法比较温和。需要时，还可釆用外置式 冷源包括由换热器及散热器提供的冷源来使高位液仓5内顶部的气体收缩形成负压。
在图3中，蒸汽发生器l、冷凝室3、高位液仓5、中间仓6、与冷凝室可控连通的 集液室11和余热发动机19 一起组成一个等压补液的余热发电机组。在集液室的顶部含 有一个换热界面20。换热界面20可以是换热器或加热器。
图3所示实施例的工作原理为当与冷凝室3可控连通的集液室11液位升高时，关 闭密封阀21，并通过换热界面20对集液室11顶部加热形成高蒸汽压将工质压入高位液 仓5。再如
图1实施例所述，通过出仓阀15和进仓阀13向蒸汽发生器1补液。
在图4中，与内置催化材料的内燃机排气管一体化制造的蒸汽发生器l、喷射器2、 与冷凝室3 —体制造的密封夹套壳体22、兼作高位液仓的蒸发室4和中间仓6 —起组成 一个卧式等压补液的汽车尾气余热制冷装置。负压管7向两边与冷凝室3连通。蒸汽发 生器1被置于密封夹套壳体22中间；冷凝室3和蒸汽发生器1之间含有真空隔热层23。 真空隔热层23有助于减少蒸汽发生器1的热损和输出更多冷量。蒸汽发生器1除了和内 燃机排气管一体化制作外，也可釆用其它的低热阻连接方式。
图4所示实施例的工作原理为尾气热能使蒸汽发生器1工质气化，蒸汽使喷射器
2的负压管7内形成负压。从喷射器2喷出的乏汽进入冷凝室3凝结汇集于集液室11。 集液室ll内的工质被负压吸入蒸发室4并汽化使温度下降，冷量通过换热器9输出。图 4所示实施例的补液过程与
图1实施例中所述相似，通过出仓阀15和进仓阀13向蒸汽 发生器1补液。
在图5中，与内置催化材料的内燃机排气管一体化制造的蒸汽发生器1、与夹套冷 凝室3 —体制造的密封壳体22、中间仓6和带发电机负载的余热发动机19组成一个竖 式等压补液余热发电机组。蒸汽发生器1和余热发动机19被置于密封夹套壳体22之中； 冷凝室3和蒸汽发生器1之间含有真空隔热层23。蒸汽发生器1产生蒸汽使余热发动机 19做功并产生电能输出。从余热发动机19喷出的乏汽进入冷凝室3凝结成液体汇集于 底部的集液器ll。工质从集液室11流到中间仓6再流到蒸汽发生器1的自流条件满足。
图5所示实施例的补液过程为通过控制系统令出仓阀15关闭、进仓阀13打开， 集液器11内的工质通过进仓阀13进入中间仓6。随着中间仓6内液位升高，关闭进仓 阀13同时出仓阀15打开。蒸汽发生器1内的蒸汽进入中间仓6并使中间仓6内温度升 高，同时中间仓6内的工质进入蒸汽发生器1。等中间仓6内液体流完，令出仓阀15关 闭、进仓阀13打开，集液器ll内的工质通过进仓阀13进入中间仓6……如是周而复始 进行补液，维持热工系统正常运行。
利用本实用新型制造的等压补液排气余热发动机将排气能量的10%转化为电能，对 于一台输出功率100马力的柴油机，大约可以多得到7.35kw的电力。以每年工作3000 小时计，可得到余热发电2.2万度。
轿车使用的制冷空调平均约占发动机功率的15%。利用本实用新型制造等压补液尾 气余热制冷空调，以每年使用制冷空调400小时计可节油240升。对于出租车一个夏季 有可能节油1100升。而这个制冷空调仅仅利用了排气20%的能量。所有这一切，基本不 影响轿车的动力性能。
权利要求1. 等压补液的热工装置，由蒸汽发生器、热工换能器件和冷凝室组成，其特征在于含有一个或多个与蒸汽发生器可控连通的中间仓。
2. 根据权利要求1所述的热工装置，其特征在于中间仓与冷凝室底部的集液器可控连通。
3. 根据权利要求l所述的热工装置，其特征在于中间仓与一个髙位液仓可控连通，高位 液仓通过抽液管与冷凝室底部的集液室连通。
4. 根据权利要求l所述的热工装置，其特征在于含有从集液室向中间仓泵送工质的装置 和/或者从中间仓向蒸汽发生器泵送工质的装置。
5. 根据权利要求3所述的热工装置，其特征在于高位液仓通过负压管与一个喷射器连通。
6. 根据权利要求3所述的热工装置，其特征在于高位液仓的顶部与一个冷源低热阻连接。
7. 根据权利要求3所述的热工装置，其特征在于含有一个与冷凝室可控连通的集液室， 在集液室的顶部含有一个换热界面。
8. 根据权利要求1或2或3所述的热工装置，其特征在于含有和内燃机排气管低热阻连 接的蒸汽发生器；或者含有和内燃机排气管一体化制作的蒸汽发生器。
9. 根据权利要求1或2或3所述的热工装置，其特征在于含有一个与夹套冷凝室一体制 造的密封壳体；蒸汽发生器被置于此密封壳体之中；冷凝室和蒸汽发生器之间含有真 空隔热层。
专利摘要等压补液的热工装置，由蒸汽发生器、热工换能器件和冷凝室组成，其特征在于含有一个或多个与蒸汽发生器可控连通的中间仓。令中间仓轮流接通集液室和蒸汽发生器，让工质从集液室流到中间仓再流到蒸汽发生器。还采用高位液仓与集液室连通并与中间仓可控连通；再用喷射器或利用冷源形成低蒸汽压将工质吸入高位液仓；或对可封闭的集液室顶部加热形成高蒸汽压将工质压入高位液仓，再使工质从高位液仓流到中间仓再流到蒸汽发生器。本实用新型的有益效果包括能省略电动给液泵并杜绝由于采用电动给液泵带来的密封泄漏，使利用太阳能和内燃机尾气余热工作的小型或微型热工装置的设备投资大幅度降低，工作效率、有效输出和可靠性提高。
文档编号F01N5/02GK201202498SQ20072007788
公开日2009年3月4日 申请日期2007年12月31日 优先权日2007年12月31日
发明者施国梁 申请人:施国梁