CN113048815A - 一种发动机余热换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机余热换热装置，用于将用于将设置在保温箱内的燃气发动机散发到空气中的热量以及烟气的热量交换给冷媒，其特征在于，具有这样的特征，包括：第一壳体，为封闭的壳体，具有烟气入口和烟气出口；第二壳体，为封闭的壳体，与第一壳体相连接，具有热空气入口和热空气出口；风机，设置在热空气入口处，用于将保温箱内的热空气吹进热空气入口内；制冷剂换热单元，包括换热组件，换热组件的一部分设置在第一壳体内，另一部分设置在第二壳体内，其余部分设置在第一壳体和第二壳体外。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热装置，具体涉及一种发动机余热换热装置。
背景技术
目前，随着燃气热泵技术的不断进步，燃气热泵已经在制冷制热领域取得了非常广泛的应用。市场上流行的燃气热泵机组多为日本洋马、三洋等公司开发的小型多联机和冷热水机组，这些燃气热泵机组的燃气发动机通常直接暴露在周围环境中，在机组运行过程中，燃气发动机工作时辐射到周围空气中的热量仅不能不能加以利用，散热不及时还会影响发动机本身的运行。此外，燃气发动机产生的烟气通常直接排放，烟气中的热量也没有加以利用。
因此，现有技术中的燃气热泵机组不仅运行效率较低。随着可持续发展战略的实施、节能环保意识的不断加强、以及北方冬季供热煤改气政策的推进，如何提高燃气热泵机组的运行效率成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述如何利用燃气发动机工作时辐射到周围空气中的热量以及产生的烟气中的热量的问题而进行的，目的在于提供一种发动机余热换热装置。
本发明提供了一种发动机余热换热装置，用于将用于将设置在保温箱内的燃气发动机散发到空气中的热量以及烟气的热量交换给冷媒，其特征在于，具有这样的特征，包括：第一壳体，为封闭的壳体，具有烟气入口和烟气出口；第二壳体，为封闭的壳体，与第一壳体相连接，具有热空气入口和热空气出口；风机，设置在热空气入口处，用于将保温箱内的热空气吹进热空气入口内；制冷剂换热单元，包括制冷剂入口、换热组件以及制冷剂出口，换热组件的一部分设置在第一壳体内，另一部分设置在第二壳体内，其余部分设置在第一壳体和第二壳体外，换热组件包括制冷剂换热通道和翅片，设置在第一壳体内的换热组件用于从流经第一壳体的烟气中吸热，设置在第二壳体内的换热组件用于从流经第二壳体的热空气中吸热，设置在第一壳体和第二壳体外的换热组件用于从其周边的热空气中吸热。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征：其中，换热组件为翅片盘管换热器、微通道换热器、板翅式换热器中的任意一种。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征：其中，换热单元还包括分液器和汇流排，制冷剂换热通道通过分液器与制冷剂入口连接，制冷剂换热通道通过汇流排与制冷剂出口连接。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征：其中，烟气入口设置在第一壳体的顶部，烟气出口设置在第一壳体的侧壁上。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一壳体和第二壳体均为长方体状。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征：其中，换热组件的材料为不锈钢、铜、铝中中的至少一种，第一壳体的材料为不锈钢或铝。
在本发明提供的发动机余热换热装置中，还可以具有这样的特征，还包括：非制冷剂换热单元，设置在第一壳体内并且设置在换热组件和烟气入口之间，包括蒸汽发生器和烟气-水换热器中的至少一种。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的发动机余热换热装置，因为包括第一壳体、烟气管道、以及制冷剂换热单元，制冷剂换热单元包括换热组件，换热组件的一部分设置在第一壳体内，该部分换热组件能够从流经第一壳体的烟气中吸热，所以该发动机余热换热装置能够利用燃气发动机产生的烟气中的热量。
进一步地，因为发动机余热换热装置还包括第二壳体以及风机，换热组件的一部分设置第二壳体内，保温箱能够将发动机工作时散发的热量局限在其内，风机能够将保温箱内的热空气吹进第二壳体内，设置第二壳体内换热组件能够从流经第二壳体的热空气中吸热；此外，换热组件的其余部分设置在第一壳体和第二壳体外，这部分换热组件能够从其周边的热空气中吸热，所以该发动机余热换热装置能够利用高效利用燃气发动机辐射到周围空气中的热量。另外，这种对热空气的利用还可以有效避免因散热不及时造成的燃气发动机温度过高问题的发生，保证了燃气发动机的正常工作。
附图说明
图1是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图一；
图2是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图二；
图3是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图三；
图4是本发明的实施例中废水处理箱的结构示意图一；
图5是本发明的实施例中废水处理箱的结构示意图二。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明发动机余热换热装置作具体阐述。
图1是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图一；图2是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图二；图3是本发明的实施例中发动机余热换热装置的结构示意图三。
如图1-3所示，发动机余热换热装置100用于设置在保温箱内，包括第一壳体10、第二壳体20、风机30、制冷剂换热单元40以及废水处理箱50。
第一壳体10封闭的长方体状壳体，具有烟气入口11、烟气出口12以及冷凝水出口(图中未示出)。
烟气入口11设置在第一壳体10的顶部，用于与燃气发动机22的烟气的出口连接并连通。烟气出口12设置在第一壳体10的侧壁上。冷凝水出口设置在第一壳体10的底部。并且，冷凝水出口低于烟气出口12。
第二壳体20为封闭的长方体状壳体，与第一壳体10的宽度相同，两者连接在一起。第一壳体10和第二壳体20不连通，因此，第一壳体10内的烟气无法进入第二壳体20内。第二壳体20具有热空气入口21和热空气出口(图中未示出)。热空气入口21设置在第二壳体20的顶部。热空气出口设置在第二壳体20的底部。
风机30设置在热空气入口21处，用于将保温箱100内的热空气吹进热空气入口21内。
制冷剂换热单元40设置在第一壳体10和第二壳体20上，具有制冷剂入口41、换热单元42、制冷剂出口43、分液器44、汇流排45以及连接管46。
换热单元42包括翅片421和制冷剂换热通道422。换热单元42为翅片盘管换热器、微通道换热器、板翅式换热器中的任意一种，在本实施例中，换热单元42为翅片盘管换热器，翅片421穿设在制冷剂换热通道422上。换热单元42包括三部分(三段区域)，分别为第一段区域42a、第二段区域42b、第三段区域42c。即，翅片421和制冷剂换热通道422也按照这三段区域进行排布。第一段区域42a设置在第一壳体10外侧，第二段区域42b设置在第一壳体10内、第三段区域42c设置在第二壳体20内。
制冷剂换热通道422具有盘管入口4221和盘管出口4222。盘管入口4221为制冷剂进入制冷剂换热通道422的部位，其设置在第一壳体10外侧。盘管出口4222为制冷剂流出制冷剂换热通道422的部位，其设置在第二壳体20外侧。盘管入口4221的位置低于盘管出口4222。
分液器44为竖直设置的倒锥形结构，具有上方平面441、下方平面442、第一入口443以及多个分液出口444。分液出口444的数量与制冷剂换热通道422数量相等。第一入口443设置在下方平面442上，与制冷剂入口41连通。分液出口444设置在上方平面441上，并且多个分液出口沿上方平面441的圆周方向均匀分布。分液出口444与盘管入口4221通过连接管46相连通。连接管46的材质与制冷剂换热通道422相同。连接管46的数目与制冷剂换热通道422数目相同。
如图2、3所示，汇流排45的各支路与各盘管出口4222连接，汇流排45的主路与制冷剂出口43连接。在本实施例中，汇流排45设置在第二壳体20内。制冷剂出口43穿设在第二壳体20上。
第一段区域42a用于直接与保温箱100内的热空气进行热交换。第二段区域42b用于烟气进行热交换。第三段区域42c用于第二壳体20内的热空气进行热交换。
制冷剂的流通过程为：制冷剂从制冷剂入口41经第一入口443进入分液器44分液，然后从分液出口444流出，经过连接管46和盘管入口4221进入制冷剂换热通道422，在制冷剂换热通道422内换热后，从盘管出口4222流向汇流排45，最后由制冷剂出口43流出。
烟气在第一壳体10内的流通过程为：烟气从烟气管道40进入第一壳体10内，流经制冷剂换热通道422和翅片80，将热量传递给制冷剂，然后从烟气出口流出。在该过程中，会产生冷凝水，烟气中的含氮氧化物会部分溶解在冷凝水中，这些冷凝水经冷凝水出口流出。
热空气在第二壳体20内的流通过程为：热空气从热空气入口21进入第二壳体20内，流经制冷剂换热通道422和翅片80，将热量传递给制冷剂，然后从热空气出口流出。
图4是本发明的实施例中废水处理箱的结构示意图一；图5是本发明的实施例中废水处理箱的结构示意图二。
如图4、5所示，废水处理箱50包括处理箱主体51、分隔板52、排污口53以及截止阀54。
处理箱主体51设置在第一壳体10和第二壳体20的下方，包括壳体511、维护口512、封闭盖513、进水口514以及出水口515。
壳体511为内部中空的长方体壳，壳体511内盛装有沸石。
维护口512呈矩形，开设在壳体511的上表面，能够供操作员将沸石送入壳体511内。封闭盖513呈矩形，尺寸大小与维护口512相适，能够嵌入维护口512内，封闭维护口512。
进水口514为开设在壳体511的上表面的圆形通孔，与第一箱体30的冷凝水出口通过废水管(图中未示出)连接，废水管排出的冷凝水(废水)通过进水口514进入壳体511内与沸石进行中和反应。出水口515设置在壳体511的侧壁上部，为与壳体511相连通的管，用于排出废水。
分隔板52为矩形板，垂直固定在壳体511内，位于进水口514和出水口515之间，并且还位于进水口514和维护口512之间。分隔板52的底部高于壳体511的底部且低于出水口515，分隔板52的底部与壳体511的底部形成供废水流通的通道。该通道的设置能够增长废水与沸石的接触时间，从而使废水与沸石反应更加充分。
分隔板52的上部开设有方形通孔(图中未示出)，方形通孔的截面积大于沸石的截面积，当操作员从维护口向壳体511内补充沸石时，若无法将沸石送至分隔板52远离维护口512的一侧，操作员能够通过方形通孔向分隔板52远离维护口512的一侧补充沸石。
排污口53设置在壳体511的侧壁下部，为与壳体511相连通的管，用于排空壳体511内的水以及沸石。截止阀54安装在排污口53上，能够控制排污管531的通断。
在使用时，沸石的高度低于出水口515。
废水处理箱50的工作过程为：废水从进水口514进入壳体511内，与壳体511内的沸石反应，经分隔板52的底部与壳体511的底部形成的通道从分隔板52的一侧流向另一侧，最后从出水口515流出。
实施例的作用与效果
根据本发明所涉及的发动机余热换热装置，因为包括第一壳体、烟气管道、以及制冷剂换热单元，制冷剂换热单元包括换热组件，换热组件的一部分设置在第一壳体内，该部分换热组件能够从流经第一壳体的烟气中吸热，所以该发动机余热换热装置能够利用燃气发动机产生的烟气中的热量。
进一步地，因为发动机余热换热装置还包括第二壳体以及风机，换热组件的一部分设置第二壳体内，保温箱能够将发动机工作时散发的热量局限在其内，风机能够将保温箱内的热空气吹进第二壳体内，设置第二壳体内换热组件能够从流经第二壳体的热空气中吸热；此外，换热组件的其余部分设置在第一壳体和第二壳体外，这部分换热组件能够从其周边的热空气中吸热，所以该发动机余热换热装置能够利用高效利用燃气发动机辐射到周围空气中的热量。另外，这种对热空气的利用还可以有效避免因散热不及时造成的燃气发动机温度过高问题的发生，保证了燃气发动机的正常工作。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
例如，在本实施例中，发动机余热换热装置仅包括制冷剂换热单元，在实际应用时，为了提高对烟气的利用效果，发动机余热换热装置除了包括制冷剂换热单元以外，还包括非制冷剂换热单元，其设置在第一壳体内并且设置在换热组件和烟气入口之间，为蒸汽发生器或烟气-水换热器或两者的组合。
Claims (7)
1.一种发动机余热换热装置，用于将用于将设置在保温箱内的燃气发动机散发到空气中的热量以及烟气的热量交换给冷媒，其特征在于，包括：
第一壳体，为封闭的壳体，具有烟气入口和烟气出口；
第二壳体，为封闭的壳体，与所述第一壳体相连接，具有热空气入口和热空气出口；
风机，设置在所述热空气入口处，用于将所述保温箱内的热空气吹进所述热空气入口内；
制冷剂换热单元，包括制冷剂入口、换热组件以及制冷剂出口，所述换热组件的一部分设置在所述第一壳体内，另一部分设置在所述第二壳体内，其余部分设置在所述第一壳体和所述第二壳体外，所述换热组件包括制冷剂换热通道和翅片，
设置在所述第一壳体内的所述换热组件用于从流经所述第一壳体的所述烟气中吸热，设置在所述第二壳体内的所述换热组件用于从流经所述第二壳体的所述热空气中吸热，设置在所述第一壳体和所述第二壳体外的所述换热组件用于从其周边的热空气中吸热。
2.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于：
其中，所述换热组件为翅片盘管换热器、微通道换热器、板翅式换热器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于：
其中，所述换热单元还包括分液器和汇流排，所述制冷剂换热通道通过所述分液器与所述制冷剂入口连接，所述制冷剂换热通道通过所述汇流排与所述制冷剂出口连接。
4.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于：
其中，所述烟气入口设置在所述第一壳体的顶部，所述烟气出口设置在所述第一壳体的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于：
其中，所述第一壳体和所述第二壳体均为长方体状。
6.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于：
其中，所述换热组件的材料为不锈钢、铜、铝中中的至少一种，所述第一壳体的材料为不锈钢或铝。
7.根据权利要求1所述的发动机余热换热装置，其特征在于，还包括：
非制冷剂换热单元，设置在所述第一壳体内并且设置在所述换热组件和所述烟气入口之间，包括蒸汽发生器和烟气-水换热器中的至少一种。
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