[发明专利]一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统

说明书

本发明提供了一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统，包括液体工质、水泵、蒸发器、过热器、涡轮、发电机、冷凝器及风机；液体工质利用水泵驱动进入蒸发器，蒸发器以发动机冷却液为热源，加热所述液体工质直至蒸发成蒸汽，冷却发动机；蒸汽流入过热器，过热器以发动机排气余热为热源，将蒸汽加热到过热温度成为过热蒸汽；过热蒸汽驱动涡轮运转，带动发电机发电，过热蒸汽温度、压力随之降低成为低温蒸汽；低温蒸汽进入冷凝器，依靠风机散热，低温蒸汽冷凝为液体；液体流入水泵实现闭式循环。本发明能够冷却发动机，同时利用发动机余热发电。

技术领域

本发明涉及车发动机热效率技术领域，具体涉及一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统。

背景技术

坦克装甲车辆的动力及电力能源都来自发动机，目前发动机转变为有效功的热量只占燃料燃烧发热量(输入热量)的30％～40％，排气带走的热量要占30％～40％，冷却系统带走的热量约占20％～25％，其他散热约占10％左右。坦克装甲车辆的动力技术发展，通过采用高温冷却技术、绝热发动机技术等，是为了提高发动机的功率密度，提高燃料的燃烧热转化为有效功的比例。但受制于热力循环特性，发动机的燃料燃烧热量转化为有效功的比例是有限度的；且随着新型驱动技术、电磁技术及其他脉冲技术的大量应用，对于电力能源的需求越来越大，致使能耗日益提高。在这一形势背景下，提高能源利用效率的需求更加迫切，对于通过回收排气热量等发动机的余热来提高燃料的热效率等发动机余热的回收利用技术日益受到重视。

目前对于余热发电技术的研究，主要集中在发动机排气余热利用，忽视了对冷却系统的热量回收。目前基于朗肯循环的发动机排气余热发电技术存在一系列缺陷，直接制约了在车辆上的应用，主要表现在：系统中的压缩机能耗较高、冷凝器的冷凝温度较低致使冷凝能耗较高从而影响回收效率，系统的部件较多、占用的空间大，工质侧封闭式循环的工作压力高、对流动阻力匹配的要求苛刻等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统，能够冷却发动机，同时利用发动机余热发电。

本发明采取的技术方案如下：

一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统，所述耦合系统包括液体工质、水泵、蒸发器、过热器、涡轮、发电机、冷凝器及风机；

液体工质利用水泵驱动进入蒸发器，蒸发器以发动机冷却液为热源，加热所述液体工质直至蒸发成蒸汽，冷却发动机；蒸汽流入过热器，过热器以发动机排气余热为热源，将蒸汽加热到过热温度成为过热蒸汽；过热蒸汽驱动涡轮运转，带动发电机发电，过热蒸汽温度、压力随之降低成为低温蒸汽；低温蒸汽进入冷凝器，依靠风机散热，低温蒸汽冷凝为液体；液体流入水泵实现闭式循环。

进一步地，所述液体工质为发动机冷却液。

进一步地，所述冷凝器采用带式平行流铝管结构。

有益效果：

1、本发明利用朗肯(Rankine)循环理论，将发动机冷却系统的热量引入到该循环系统中，将工质的冷凝温度提高到与发动机散热系统的工作温度接近时，利用冷却系统的热量实现工质的蒸发，用排气的热量加热蒸汽产生过热蒸汽，可以进一步提高过热蒸汽的温度，提高涡轮发电机的发电能力；同时利用散热系统的冷却风来冷却冷凝器。在现有部件体积、重量有限增加的前提下将发动机余热发电技术应用在坦克装甲车辆上，提高发动机的燃料能量利用率进而提高了发动机的性能以及整车的性能。

2、本发明冷凝器采用带式平行流铝管结构，带式平行流铝管结构的紧凑系数高且重量轻，因此相比原水散热器的空间和重量，冷凝器的体积、重量并未增加。

附图说明

图1为本发明朗肯(Rankine)系统原理图；

图2为本发明朗肯(Rankine)循环热力学状态参数图；