[实用新型]一种利用液氮的换热-发电集成系统

说明书

本实用新型公开了一种利用液氮的换热‑发电集成系统。在本系统中，电子控制单元ECU控制液氮泵、电磁阀动作将制冷剂液氮引入到换热箱中。所需换热的流体(气体、液体)在换热管路中将热量释放给液氮以达到降温的目的，同时利用受热膨胀的氮气进一步发电，实现能量的回收利用。通过电子控制单元ECU控制电磁阀动作可以实现将换热的流体(气体、液体)温度控制在设定值，实现对冷却温度的智能调节。本实用新型结构较简单，成本低，维护保养方便，可以用于使发动机等具有较高热负荷及较高换热需求的设备实现快速降温。

技术领域

本实用新型涉及一种新型利用液氮的换热-发电集成系统及控制方法。属于内燃机等具有较高热负荷及较高换热需求的技术领域。

背景技术

限制内燃机技术进一步发展的瓶颈因素之一是内燃机在某些工况热负荷过大及如何快速散热的问题。研究表明：内燃机缸内平均有效压力达到40bar时，排气门表面温度将达到500-550℃、活塞燃烧室边缘表面的温度将达到500℃、进气门将达到350-400℃；在平均有效压力为80bar的工作环境下，活塞表面温度将升高超过600℃，而目前常用的铝活塞中铝的熔点为660℃。在较高热负荷下，如果不能实现快速散热，内燃机材料将面临开裂、熔化、疲劳失效等问题。

目前常用于内燃机的散热方式包括水冷和风冷，但均存在着换热能力有限、换热时间较长等问题。内燃机长时间在大负荷工况下运行时，可能会出现冷却液沸腾等现象，内燃机缸内热量无法正常散失，各零部件热负荷增大，对内燃机正常稳定运行造成很大的安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供一种新型利用液氮的换热-发电集成系统，使发动机等具有较高热负荷及较高换热需求的设备实现快速降温，同时本实用新型还可以利用受热膨胀的氮气进一步发电，实现能量的回收利用。

一种利用液氮的换热-发电集成系统，包括电子控制单元ECU，高压储氮罐出口通过液氮管路依次连接液氮泵和第一电磁控制阀并且液氮管路的出口插入换热箱顶部的液氮进口设置；

在所述的换热箱内安装有输送换热流体用的换热管路，所述的换热管路的入口、出口分别伸出换热箱的左右两侧设置，所述的换热管路的入口与用于输送换热流体的输液管路出口相连，所述的换热管路的出口与送液管路进口相连，在换热管路出口处装有温度传感器；

在所述的换热箱顶壁上分别安装有第二电磁控制阀和压力传感器，在所述的换热箱的下部侧壁和上部侧壁上分别安装有第一液位传感器和第二液位传感器，在所述的换热箱的下部底面中心位置安装有第三电磁阀，用于将换热箱内换热完成后剩余的液氮释放到外界环境中；

所述的第一电磁控制阀、第二电磁控制阀、第三电磁阀、第一液位传感器、第二液位传感、温度传感器、压力传感器以及液氮泵分别通过控制线与电子控制单元ECU相连；

在所述的换热箱外安装有蓄电池，所述的蓄电池的正负极分别通过电线与发电机对应的输出接线相连，所述的发电机的转动轴与叶轮相连，所述的叶轮位于第二电磁控制阀出口正上方位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

第一，与传统换热器相比，本实用新型使用液氮作为制冷剂，冷却时间更短，冷却效果更明显。

第二，本实用新型利用换热结束后受热膨胀氮气所具有的能量，带动发电机转动，实现部分能量回收。

第三，本实用新型结构较简单，成本低，维护保养方便。

附图说明

图1是本实用新型的利用液氮的换热-发电集成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型进行详细描述。