[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于回收柴油机余热的低温朗肯循环系统的二元混合工质。本发明 也涉及采用二元混合工质的柴油机余热回收方法。

背景技术

能源问题己经成为经济发展中一个头等重要问题。柴油机以其经济性和热效率高的优势， 广泛应用于工业生产和运输产业的各个领域，但其废热占到燃烧总能量的55％-70％，大部分 的能量通过冷却水散热和高温尾气排放到大气中。随着能源供应日益紧张，节能、降耗、提 高能源利用率越来越引起人们的重视，所以发动机排气余热的利用是必然趋势。

目前，针对于回收柴油机余热，有机朗肯循环系统采用纯工质，对于纯工质循环动力系统来说，蒸发器的损失最高，限制了循环效率及循环净功的提高，其主要原因在于夹点温差导致纯工质和热源的匹配效果差，夹点温差是蒸发器过程中温差最小的点，它出现在纯工质泡点位置，纯工质的泡点温度和露点温度相同，而混合工质的泡点温度和露点温度不同，存在温度滑移，这对于混合工质与冷热源的匹配有很大的益处。因此，开发环境友好、热力学性能好的新型可靠的工质，对柴油机余热利用系统技术的发展至关重要。

有关柴油机余热利用的混合工质的公开报道也较多，例如“采用非共沸混合工质变组分 的低温朗肯循环系统”的专利文件中，采用七氟丙烷和异丁烷混合用于利用地热能，热源为 85℃的地热水。循环热效率为9.41％，但其中的异丁烷易燃，安全性能差，不能用于柴油机 余热回收；再例如“一种太阳能有机朗肯循环发电系统”的专利文件中，采用二氯一氟乙烷 和正丁烷混合用于利用太阳能，但二氯一氟乙烷会破坏臭氧层，正丁烷易燃易爆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于回收柴油机排气能量，减少碳排放，保护环境的混合 工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷。本发明的目的还在于提供一种利用混合工质 1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的余热回收方法。

本发明的混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷是由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1,1,1-三氟乙烷的质量分 数为(0.2-0.8)：(0.1-0.5)，两组元物质质量分数之和等于100％。

本发明的混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的临界压力范围为 3652kPa-3665kPa，临界温度范围为93℃-164℃。

本发明的利用混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的余热回收方法之一为： 混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷经工质泵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泵8出 口的有机工质，之后进入冷凝器7冷凝成饱和液体。

本发明的利用混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的余热回收方法之二为： 混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷经工质泵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泵8出口的有机工质，之后进入冷凝器7冷凝成饱和液体。

本发明的利用混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷的余热回收方法之三为： 混合工质1,1,2,2,3-五氟丙烷和1,1,1-三氟乙烷经工质泵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 质泵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。