專利名稱：等壓補(bǔ)液的熱工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及等壓補(bǔ)液的熱工裝置。
背景技術(shù)：
在熱工裝置四大部件蒸汽發(fā)生器、冷凝室件、換能器件和給液器件中，蒸汽發(fā)生器 利用第一熱源使工質(zhì)氣化產(chǎn)生高壓；冷凝室件利用第二熱源使做功后的乏汽冷凝并提供 低壓；換能器件利用壓力差做功；給液器件將匯集于集液室的冷凝工質(zhì)液體泵送到蒸汽 發(fā)生器進(jìn)入下一輪的氣化、做功和冷凝熱工循環(huán)。給液器件的效率通常比較低，將工質(zhì) 液體從低氣壓的集液室泵送進(jìn)高氣壓的蒸汽發(fā)生器要消耗不少能量。特別是小型的太陽(yáng) 能或余熱利用熱工裝置，本來(lái)效率就低，給液器件還要占去相當(dāng)一部分。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供等壓補(bǔ)液的熱工裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是用蒸汽發(fā)生器、熱工換能器件、 一個(gè)或多個(gè)與蒸汽發(fā)生器可控連通的中間倉(cāng)、冷凝室和冷凝室底部的集液室組成一個(gè)等 壓補(bǔ)液的熱工裝置。令中間倉(cāng)輪流接通集液室和蒸汽發(fā)生器，讓工質(zhì)從集液室流到中間 倉(cāng)再流到蒸汽發(fā)生器。
如工質(zhì)不能自流，采用高位液倉(cāng)與集液室連通并與中間倉(cāng)可控連通；再用噴射器向 髙位液倉(cāng)提供負(fù)壓將集液室內(nèi)的工質(zhì)吸入高位液倉(cāng)；或者將高位液倉(cāng)的頂部與一個(gè)冷源 低熱阻連接，利用冷源在髙位液倉(cāng)頂部形成的低蒸汽壓將工質(zhì)吸入高位液倉(cāng)；或采用與 冷凝室可控連通的集液室，并在集液室的頂部設(shè)置一個(gè)換熱界面，通過(guò)換熱界面對(duì)集液 室頂部加熱形成髙蒸汽壓將工質(zhì)壓入高位液倉(cāng)，再讓工質(zhì)從高位液倉(cāng)流到中間倉(cāng)再流到 蒸汽發(fā)生器。還可采用從集液室向中間倉(cāng)泵送工質(zhì)的裝置和/或者從中間倉(cāng)向蒸汽發(fā)生器 泵送工質(zhì)的裝置。令中間倉(cāng)輪流接通低壓的集液室或高壓的蒸汽發(fā)生器，將原來(lái)從低壓 的集液室直接向高壓蒸汽發(fā)生器泵送工質(zhì)改成為經(jīng)中間倉(cāng)等壓泵送工質(zhì)。
本實(shí)用新型的有益效果包括能省略電動(dòng)給液泵并杜絕由于采用電動(dòng)給液泵帶來(lái)的 密封泄漏，使利用太陽(yáng)能和內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱工作的小型或微型熱工裝置的設(shè)備投資大幅 度降低，工作效率、有效輸出和可靠性提高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1 5是本實(shí)用新型等壓補(bǔ)液的熱工裝置五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).蒸汽發(fā)生器，2.噴射器，3.冷凝室，4.蒸發(fā)室，5.高位液倉(cāng)，6.中間倉(cāng)，7.
負(fù)壓管，8.液位閥，9.換熱器，IO.抽液管，ll.集液室，12.液面閥，13.進(jìn)倉(cāng)閥，14.
進(jìn)倉(cāng)管，15.出倉(cāng)閥，16.補(bǔ)液管，17.壓力控制閥，18.止回閥，19.余熱發(fā)動(dòng)機(jī)，20.換
熱界面，21.密封閥，22.密封夾套殼體，23.真空隔熱層。
具體實(shí)施方式
在
圖1中，蒸汽發(fā)生器l、噴射器2、冷凝室3、蒸發(fā)室4、高位液倉(cāng)5和中間倉(cāng)6 組成一個(gè)等壓補(bǔ)液的蒸噴制冷裝置。噴射器2同時(shí)也用于提升工質(zhì)。高位液倉(cāng)5、中間 倉(cāng)6和蒸汽發(fā)生器1三者內(nèi)部液面位置依次降低形成自流路線。噴射器2通過(guò)負(fù)壓管7 連通蒸發(fā)室4和高位液倉(cāng)5的上部。蒸發(fā)室4內(nèi)設(shè)有液位閥8和換熱器9;設(shè)有液面閥
12的高位液倉(cāng)5通過(guò)抽液管10與冷凝室3底部的集液室11連通、通過(guò)進(jìn)倉(cāng)閥13和進(jìn) 倉(cāng)管14與中間倉(cāng)6連通。中間倉(cāng)6通過(guò)出倉(cāng)閥15和補(bǔ)液管16與蒸汽發(fā)生器1上部連通。
圖1實(shí)施例的工作原理為第一熱源使蒸汽發(fā)生器1內(nèi)工質(zhì)氣化，蒸汽從噴射器2 噴出在負(fù)壓管7內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。噴射器2噴出的乏汽進(jìn)入冷凝室3在第二熱源作用下凝結(jié) 匯集于集液室11。集液室11內(nèi)的工質(zhì)被負(fù)壓吸入蒸發(fā)室4并汽化使溫度下降，冷量通 過(guò)換熱器9輸出。負(fù)壓還使集液室11內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入高位液倉(cāng)5。當(dāng)液面升到設(shè)定位置時(shí)， 通過(guò)控制系統(tǒng)令出倉(cāng)閥15關(guān)閉、進(jìn)倉(cāng)閥13打開(kāi)，高位液倉(cāng)5內(nèi)的工質(zhì)通過(guò)進(jìn)倉(cāng)管14 進(jìn)入中間倉(cāng)6。隨著中間倉(cāng)6內(nèi)液位升高和高位液倉(cāng)5內(nèi)的液位降低，關(guān)閉進(jìn)倉(cāng)閥13同 時(shí)出倉(cāng)閥15和高位液倉(cāng)5內(nèi)的液面閥12打開(kāi)。出倉(cāng)閥15打開(kāi)使蒸汽發(fā)生器1內(nèi)的蒸汽 通過(guò)補(bǔ)液管16進(jìn)入中間倉(cāng)6并使中間倉(cāng)6內(nèi)溫度升高，同時(shí)中間倉(cāng)6內(nèi)的液體通過(guò)補(bǔ)液 管16進(jìn)入蒸汽發(fā)生器1。高位液倉(cāng)5內(nèi)的液面閥12打開(kāi)則使集液室11內(nèi)的工質(zhì)通過(guò)抽 液管10進(jìn)入高位液倉(cāng)5。由此，進(jìn)入下一輪的補(bǔ)液循環(huán)。
圖1實(shí)施例中，高位液倉(cāng)5內(nèi)的液面被液位閥8鉗制，這也起到了節(jié)流的效果。需 要時(shí)，也可在抽液管10上串接節(jié)流閥。蒸發(fā)室4和高位液倉(cāng)5有時(shí)可合并。
在圖2中，蒸汽發(fā)生器l、噴射器2、冷凝室3、蒸發(fā)室4、高位液倉(cāng)5、兩個(gè)中間 倉(cāng)6、兩組由常閉出倉(cāng)閥15及常開(kāi)進(jìn)倉(cāng)閥13組成的聯(lián)動(dòng)自控閥和帶發(fā)電機(jī)負(fù)載的余熱 發(fā)動(dòng)機(jī)19組成一個(gè)帶蒸汽噴射補(bǔ)液機(jī)構(gòu)的等壓補(bǔ)液余熱發(fā)電機(jī)組。余熱發(fā)電機(jī)組和蒸汽 噴射補(bǔ)液機(jī)構(gòu)合用一套蒸汽發(fā)生器1和冷凝室3。蒸汽發(fā)生器1出口有一個(gè)壓力控制閥 17。噴射器2通過(guò)負(fù)壓管7連通蒸發(fā)室4。蒸發(fā)室4帶液位閥8。高位液倉(cāng)5與作為冷源 的蒸發(fā)室4低熱阻連接；蒸發(fā)室4和高位液倉(cāng)5通過(guò)抽液管10與集液室11連通；帶止 回閥18的高位液倉(cāng)5還通過(guò)常開(kāi)進(jìn)倉(cāng)閥13和進(jìn)倉(cāng)管14與兩個(gè)中間倉(cāng)6連通；兩個(gè)中間 倉(cāng)6通過(guò)常閉出倉(cāng)阓15和補(bǔ)液管16與蒸汽發(fā)生器1上部連通。
圖2實(shí)施例的工作原理為蒸汽發(fā)生器1受熱工質(zhì)氣化。在啟動(dòng)初期關(guān)閉壓力控制 閥17，當(dāng)壓力升高時(shí)再打開(kāi)以加速啟動(dòng)過(guò)程。蒸汽使余熱發(fā)動(dòng)機(jī)19做功并產(chǎn)生電能輸 出。蒸汽流經(jīng)噴射器2使負(fù)壓管7內(nèi)形成負(fù)壓。從噴射器2噴出的乏汽進(jìn)入冷凝室3凝 結(jié)匯集于集液室ll。集液室11內(nèi)的工質(zhì)被負(fù)壓吸入蒸發(fā)室4汽化使溫度下降，并導(dǎo)致 高位液倉(cāng)5內(nèi)溫度下降，其頂部空間的蒸汽壓減小吸入集液室11內(nèi)的工質(zhì)。當(dāng)高位液倉(cāng) 5內(nèi)的液面上升到設(shè)定位置時(shí)，與圖l實(shí)施例中所述相似，由常閉出倉(cāng)閥15和常開(kāi)進(jìn)倉(cāng) 閥13組成的兩組聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制闊門組聯(lián)動(dòng)輪流向蒸汽發(fā)生器1補(bǔ)液，維持熱工裝置運(yùn)行。
采用一個(gè)以上各帶自控聯(lián)動(dòng)閥門組的中間倉(cāng)6聯(lián)動(dòng)輪流向蒸汽發(fā)生器1補(bǔ)液，可使 補(bǔ)水速率成倍提高并且補(bǔ)水過(guò)程更為平穩(wěn)。通過(guò)與冷源換熱，高位液倉(cāng)5內(nèi)頂部空間的 蒸汽壓減小形成相對(duì)負(fù)壓抽吸工質(zhì)液體，這種方法比較溫和。需要時(shí)，還可釆用外置式 冷源包括由換熱器及散熱器提供的冷源來(lái)使高位液倉(cāng)5內(nèi)頂部的氣體收縮形成負(fù)壓。
在圖3中，蒸汽發(fā)生器l、冷凝室3、高位液倉(cāng)5、中間倉(cāng)6、與冷凝室可控連通的 集液室11和余熱發(fā)動(dòng)機(jī)19 一起組成一個(gè)等壓補(bǔ)液的余熱發(fā)電機(jī)組。在集液室的頂部含 有一個(gè)換熱界面20。換熱界面20可以是換熱器或加熱器。
圖3所示實(shí)施例的工作原理為當(dāng)與冷凝室3可控連通的集液室11液位升高時(shí)，關(guān) 閉密封閥21，并通過(guò)換熱界面20對(duì)集液室11頂部加熱形成高蒸汽壓將工質(zhì)壓入高位液 倉(cāng)5。再如
圖1實(shí)施例所述，通過(guò)出倉(cāng)閥15和進(jìn)倉(cāng)閥13向蒸汽發(fā)生器1補(bǔ)液。
在圖4中，與內(nèi)置催化材料的內(nèi)燃機(jī)排氣管一體化制造的蒸汽發(fā)生器l、噴射器2、 與冷凝室3 —體制造的密封夾套殼體22、兼作高位液倉(cāng)的蒸發(fā)室4和中間倉(cāng)6 —起組成 一個(gè)臥式等壓補(bǔ)液的汽車尾氣余熱制冷裝置。負(fù)壓管7向兩邊與冷凝室3連通。蒸汽發(fā) 生器1被置于密封夾套殼體22中間；冷凝室3和蒸汽發(fā)生器1之間含有真空隔熱層23。 真空隔熱層23有助于減少蒸汽發(fā)生器1的熱損和輸出更多冷量。蒸汽發(fā)生器1除了和內(nèi) 燃機(jī)排氣管一體化制作外，也可釆用其它的低熱阻連接方式。
圖4所示實(shí)施例的工作原理為尾氣熱能使蒸汽發(fā)生器1工質(zhì)氣化，蒸汽使噴射器
2的負(fù)壓管7內(nèi)形成負(fù)壓。從噴射器2噴出的乏汽進(jìn)入冷凝室3凝結(jié)匯集于集液室11。 集液室ll內(nèi)的工質(zhì)被負(fù)壓吸入蒸發(fā)室4并汽化使溫度下降，冷量通過(guò)換熱器9輸出。圖 4所示實(shí)施例的補(bǔ)液過(guò)程與
圖1實(shí)施例中所述相似，通過(guò)出倉(cāng)閥15和進(jìn)倉(cāng)閥13向蒸汽 發(fā)生器1補(bǔ)液。
在圖5中，與內(nèi)置催化材料的內(nèi)燃機(jī)排氣管一體化制造的蒸汽發(fā)生器1、與夾套冷 凝室3 —體制造的密封殼體22、中間倉(cāng)6和帶發(fā)電機(jī)負(fù)載的余熱發(fā)動(dòng)機(jī)19組成一個(gè)豎 式等壓補(bǔ)液余熱發(fā)電機(jī)組。蒸汽發(fā)生器1和余熱發(fā)動(dòng)機(jī)19被置于密封夾套殼體22之中； 冷凝室3和蒸汽發(fā)生器1之間含有真空隔熱層23。蒸汽發(fā)生器1產(chǎn)生蒸汽使余熱發(fā)動(dòng)機(jī) 19做功并產(chǎn)生電能輸出。從余熱發(fā)動(dòng)機(jī)19噴出的乏汽進(jìn)入冷凝室3凝結(jié)成液體匯集于 底部的集液器ll。工質(zhì)從集液室11流到中間倉(cāng)6再流到蒸汽發(fā)生器1的自流條件滿足。
圖5所示實(shí)施例的補(bǔ)液過(guò)程為通過(guò)控制系統(tǒng)令出倉(cāng)閥15關(guān)閉、進(jìn)倉(cāng)閥13打開(kāi)， 集液器11內(nèi)的工質(zhì)通過(guò)進(jìn)倉(cāng)閥13進(jìn)入中間倉(cāng)6。隨著中間倉(cāng)6內(nèi)液位升高，關(guān)閉進(jìn)倉(cāng) 閥13同時(shí)出倉(cāng)閥15打開(kāi)。蒸汽發(fā)生器1內(nèi)的蒸汽進(jìn)入中間倉(cāng)6并使中間倉(cāng)6內(nèi)溫度升 高，同時(shí)中間倉(cāng)6內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)入蒸汽發(fā)生器1。等中間倉(cāng)6內(nèi)液體流完，令出倉(cāng)閥15關(guān) 閉、進(jìn)倉(cāng)閥13打開(kāi)，集液器ll內(nèi)的工質(zhì)通過(guò)進(jìn)倉(cāng)閥13進(jìn)入中間倉(cāng)6……如是周而復(fù)始 進(jìn)行補(bǔ)液，維持熱工系統(tǒng)正常運(yùn)行。
利用本實(shí)用新型制造的等壓補(bǔ)液排氣余熱發(fā)動(dòng)機(jī)將排氣能量的10%轉(zhuǎn)化為電能，對(duì) 于一臺(tái)輸出功率100馬力的柴油機(jī)，大約可以多得到7.35kw的電力。以每年工作3000 小時(shí)計(jì)，可得到余熱發(fā)電2.2萬(wàn)度。
轎車使用的制冷空調(diào)平均約占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的15%。利用本實(shí)用新型制造等壓補(bǔ)液尾 氣余熱制冷空調(diào)，以每年使用制冷空調(diào)400小時(shí)計(jì)可節(jié)油240升。對(duì)于出租車一個(gè)夏季 有可能節(jié)油1100升。而這個(gè)制冷空調(diào)僅僅利用了排氣20%的能量。所有這一切，基本不 影響轎車的動(dòng)力性能。
權(quán)利要求1. 等壓補(bǔ)液的熱工裝置，由蒸汽發(fā)生器、熱工換能器件和冷凝室組成，其特征在于含有一個(gè)或多個(gè)與蒸汽發(fā)生器可控連通的中間倉(cāng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱工裝置，其特征在于中間倉(cāng)與冷凝室底部的集液器可控連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱工裝置，其特征在于中間倉(cāng)與一個(gè)髙位液倉(cāng)可控連通，高位 液倉(cāng)通過(guò)抽液管與冷凝室底部的集液室連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱工裝置，其特征在于含有從集液室向中間倉(cāng)泵送工質(zhì)的裝置 和/或者從中間倉(cāng)向蒸汽發(fā)生器泵送工質(zhì)的裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱工裝置，其特征在于高位液倉(cāng)通過(guò)負(fù)壓管與一個(gè)噴射器連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱工裝置，其特征在于高位液倉(cāng)的頂部與一個(gè)冷源低熱阻連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱工裝置，其特征在于含有一個(gè)與冷凝室可控連通的集液室， 在集液室的頂部含有一個(gè)換熱界面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的熱工裝置，其特征在于含有和內(nèi)燃機(jī)排氣管低熱阻連 接的蒸汽發(fā)生器；或者含有和內(nèi)燃機(jī)排氣管一體化制作的蒸汽發(fā)生器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的熱工裝置，其特征在于含有一個(gè)與夾套冷凝室一體制 造的密封殼體；蒸汽發(fā)生器被置于此密封殼體之中；冷凝室和蒸汽發(fā)生器之間含有真 空隔熱層。
專利摘要等壓補(bǔ)液的熱工裝置，由蒸汽發(fā)生器、熱工換能器件和冷凝室組成，其特征在于含有一個(gè)或多個(gè)與蒸汽發(fā)生器可控連通的中間倉(cāng)。令中間倉(cāng)輪流接通集液室和蒸汽發(fā)生器，讓工質(zhì)從集液室流到中間倉(cāng)再流到蒸汽發(fā)生器。還采用高位液倉(cāng)與集液室連通并與中間倉(cāng)可控連通；再用噴射器或利用冷源形成低蒸汽壓將工質(zhì)吸入高位液倉(cāng)；或?qū)煞忾]的集液室頂部加熱形成高蒸汽壓將工質(zhì)壓入高位液倉(cāng)，再使工質(zhì)從高位液倉(cāng)流到中間倉(cāng)再流到蒸汽發(fā)生器。本實(shí)用新型的有益效果包括能省略電動(dòng)給液泵并杜絕由于采用電動(dòng)給液泵帶來(lái)的密封泄漏，使利用太陽(yáng)能和內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱工作的小型或微型熱工裝置的設(shè)備投資大幅度降低，工作效率、有效輸出和可靠性提高。
文檔編號(hào)F01N5/02GK201202498SQ20072007788
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月31日
發(fā)明者施國(guó)梁 申請(qǐng)人:施國(guó)梁