[其他]金属氰化物加热泵再生系统

说明书

一种金属氰化物加热泵再生系统，包括：一隔热外壳，分隔为至少两个隔热腔，每个腔封闭一含有可再生高温金属氰化物合金的金属氰化物反应器组件；一环境空气入口，用于接收进入外壳的环境气流，以送入两个隔热腔的至少一个；一流体再循环回路，用于再循环从尾气源接收的尾气流，流体再循环回路包含一混合器，用于混合部分再循环流和尾气流以提供产物流；与混合器连接的流体转换措施，用于循环转换产物流和环境气流；位于金属氰化物反应器组件下游的流速调节装置；以及一尾气出口。

技术领域

本发明涉及热力学领域。

具体来说，本发明涉及自行清洁金属氰化物热回收系统，如金属氰化物热泵。

背景技术

在典型发动机中，35-40％的燃料能量以尾气热量形式释放，对于高速发动机可以高达500-600℃。尾气驱动的吸附式热泵，如吸收式热泵、金属氰化物热泵和吸附式热泵，用于回收尾气中的热量，转化热量以提供车内的制冷和/或制热。热泵热量回收后的尾气出口温度最高达200℃。

典型金属氰化物热泵的一个主要问题在于，理想情况下，此类泵的吸附床温度范围约80℃到200℃，而尾气温度要求约100℃到250℃，具体取决于排热温度和冷却温度要求。此外，尾气具有粉尘和烟灰，可沉降在金属氰化物热泵换热器的换热表面。而且，当尾气冷却到低于250℃的温度时，会发生酸性尾气成分冷凝以及尾气成分沉淀，导致换热器堵塞，进而影响其效率。尾气冷凝液具有腐蚀性，当温度低于露点时形成。这种腐蚀性尾气冷凝液将最终在金属氰化物热泵组件(如散热片和管道表面)产生腐蚀作用。

图1是用于尾气热回收的传统吸附式热泵100的示意图。吸附式热泵100的解吸塔3接收外部热量输入，用于从吸附介质中解吸制冷剂原料。在典型金属氰化物热泵中，氢气用作制冷剂原料，而金属氰化物合金充当吸附介质。解吸塔3接收高温尾气形式的外部热量输入。解吸塔3的尾气入口1提供温度最高500-600℃的发动机尾气。该尾气由吸附介质，即金属氰化物合金冷却。通过烟囱释放到大气的尾气解吸塔出口流4通常为100-200℃。尾气流经过多个通道5和多个回流通道6，实现更好的热传导率。在上述方法中，高温尾气直接用作输入。该布置存在以下局限性。

直接使用温度高达500-600℃的尾气可能导致换热器管道和散热片等热传导表面过热，而热泵工作需要的典型温度仅为100-250℃。此外，由于金属氰化物热泵采用循环工作，需要在每个循环中交替加热和冷却换热器及吸附原料，换热表面过热可导致金属氰化物和热泵的更高热惯性。更高的热惯性通常对金属氰化物热泵和吸附式热泵的性能极为不利。更高热惯性可降低整个系统的冷却性能和COP(性能系数)。

此外，直接使用尾气可导致散热器内的温差加大，最高可达400℃。这使得体积流速变化加大，进而导致换热器内的尾气速度变化加大。这会降低热传导率，从而增加换热器尺寸。

此外，直接使用尾气需要提供多个通道以保持换热器内的速度。尾气流量相比热容量和换热器体积较小。通道和回流管道数量越多，换热器内的压力降越高。此外，相对大体积换热器内的尾气数量少，还会导致尾气在换热器内的不均匀分布，降低换热器和整个系统的性能。

此外，由于直接使用高温尾气，换热器膨胀差加大。有时候会导致管道故障，降低换热器和系统本身的可靠性。由于整个操作采用循环方式，在环境和尾气温度之间交替，还可能出现热蠕变失效。在传统系统中，循环温差通常高达500℃，由于循环温差减小，热蠕变将增大。这将导致寿命缩短，系统工作循环次数减少。

此外，要制造使用高温尾气的换热器，需要选择合适的原料。这将增加换热器的成本。