专利名称：内燃机排气余热热工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃机排气余热热工装置。
背景技术：
内燃机排气所含的能量约占燃料能量的30 40%，与内燃机的输出功率相当。对这部 分能量还有很大的利用空间。在热工装置中，蒸汽发生器利用第一热源使工质气化产生高 压;冷凝室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庄的蒸汽 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内燃机排气热工装置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是由内燃机排气管和热工装置组成一 个内燃机排气热工装置，热工装置把外界热能转化为机械能或实现对外界热能的泵送，其 特征在于含有和排气管低热阻连接的蒸汽发生器；或者含有和排气管一体化制作的蒸汽发 生器。
众所周知要降低热工装置的蒸汽发生器和内燃机排气管之间的热阻，最有效的方法 是将热工装置的蒸汽发生器和排气管一体化制作。又因为传热能力与传热面积成正比，要 进一步降低热阻可采用增加传热面积的方法。除了简单增加排气管或蒸汽发生器的直径和 长度外，其它增加传热面积的方法还包括方法一、采用具有一维或两维凹凸表面的吸热 部件或一体化吸热部件；方法二、将余热利用装置的吸热部件或一体化吸热部件伸入^气 管道内包括单独的内置式换热，或者同时采用排气管壁换热+内置式换热两种方式。上述 方法一和方法二也可以结合使用。
用蒸汽发生器、热工换能器件、冷凝室、 一个或多个与蒸汽发生器可控连通的中间仓 和封闭壳体组成一个内燃机排气余热利用装置。对制冷装置可通过容器壁传热，对发动机 可以通过磁力隔着容器壁传递功率。对于工质输送装置则可采用一个与中间仓轮流接通集 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；再用喷射器向高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，利用冷源在高位 液仓顶部形成的低蒸汽压将集液室内的工质吸入高位液仓；或在冷凝室下方设置集液室并 使冷凝室集液室可控连通，再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 顶部加热形成高蒸汽压将工质压入高位液仓，再令中间仓轮流接通高位液仓和蒸汽发生 器，让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通过采用无源泵送器件，不再用有可能引起泄漏的电动 泵送器件、壳体无接缝为热工装置长期保持真空度保持高效工作创造了条件，使利用内燃 机尾气余热工作的小型或微型热工装置的设备不但投资大幅度降低，工作效率、有效输出 和可靠性提高，并具有推广应用所需要的经济性和可操作性。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1和图2是本实用新型内燃机排气余热利用装置两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.封闭壳体，5.蒸发室，6.中间仓，7. 负压管，8.真空隔热层，9.换热器，10.出仓阀，ll.进仓阔，12.液面阀，13.余热发动机。
具体实施方式
在图1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、喷射器2、 与夹套冷凝室3 —体制造的封闭壳体4、兼作高位液仓的蒸发室5和中间仓6 —起组成一 个卧式内燃机排气余热制冷装置。喷射器2的负压管7向两边与冷凝室3连通。蒸汽发生 器1被置于封闭壳体4之中；冷凝室3和蒸汽发生器1之间含有真空隔热层8。真空隔热 层8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，也可采用其它的低热阻连接方式。
图1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凝结汇集于冷凝室3底部集 液室。冷凝室3内的工质被负压吸入蒸发室5并汽化温度下降，冷量通过换热器9输出。 图l所示实施例的补液过程为通过控制系统令出仓阀10关闭、进仓阀ll打开，蒸发室 5内的工质进入中间仓6。随着中间仓6内液位升高，关闭进仓阀11同时出仓阀IO和蒸 发室5内的液面阀12打开。出仓阀10打开使蒸汽发生器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。蒸发室5内的液面阀12 打开则使冷凝室3内的工质进入蒸发室5。由此，进入下一轮的补液循环。
蒸发室5兼作高位容器会造成一些能量损失，需要时可分开或采取隔热措施。
在图2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、与夹套冷凝 室3 —体制造的封闭壳体4、中间仓6和带发电机负载的余热发动机13组成一个竖式内燃 机排气余热发电机组。蒸汽发生器1和余热发动机13都被置于封闭壳体3之中；冷凝室3 和蒸汽发生器1之间含有真空隔热层8。蒸汽发生器1产生蒸汽使余热发动机13做功并产 生电能输出。从余热发动机13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。 工质从冷凝室底部集液室流到中间仓6再流到蒸汽发生器1的自流条件满足。
图2所示实施例的补液过程为通过控制系统令出仓阀10关闭、进仓阀ll打开，冷 凝室3底部集液器内的工质通过进仓阀11进入中间仓6。随着中间仓6内液位升高，关闭 进仓阀11同时出仓阅IO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10 关闭、进仓阀ll打开，冷凝室3底部集液器内的工质通过进仓阀11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.内燃机排气余热热工装置，由内燃机排气管和热工装置组成，热工装置把外界热能转化为机械能或实现对外界热能的泵送，其特征在于含有和排气管低热阻连接的蒸汽发生器；或者含有和排气管一体化制作的蒸汽发生器。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于含有具有凹凸表面的蒸汽发生器或含有伸入 排气管道内的蒸汽发生器。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于含有一个由蒸汽发生器、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和冷凝室组成的全封闭热工装置。
4. 根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于含有一个与夹套冷凝室一体制造的 封闭壳体；蒸汽发生器被置于此封闭壳体之中；冷凝室和蒸汽发生器之间含有真空隔热 层。
5. 根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于含有一个与中间仓可控连通的高位 液仓，高位液仓通过抽液管与冷凝室底部集液室连通。
6. 根据权利要求l或2或3所述的装置，其特征在于高位液仓通过负压管与一个喷射器 连通；或者高位液仓的顶部与一个冷源低热阻连接。
7. 根据权利要求l或2或3所述的装置，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。
专利摘要由内燃机排气管和热工装置组成一个内燃机排气热工装置，热工装置把外界热能转化为机械能或实现对外界热能的泵送，其特征在于含有和排气管低热阻连接的蒸汽发生器；或者含有和排气管一体化制作的蒸汽发生器。本实用新型的有益效果包括通过采用无源泵送器件，不再用有可能引起泄漏的电动泵送器件、壳体无接缝为热工装置长期保持真空度保持高效工作创造了条件，使利用内燃机尾气余热工作的小型或微型热工装置的设备不但投资大幅度降低，工作效率、有效输出和可靠性提高，并具有推广应用所需要的经济性和可操作性。
文档编号F01N5/02GK201133296SQ20072007786
公开日2008年10月15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