一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统技术领域
本发明涉及冰蓄冷系统，特别是涉及一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，汽车数量逐渐增多，在给人们的生活和工作带来了极大便利的同时，也向空气中排放了大量高温尾气，带来了大气污染。汽车尾气中含有的固体颗粒和有害气体给空气带来严重污染，同时也对人们的身体产生影响，危及人类健康；同时，尾气中大量余热排出，也给城市带来热量污染，造成城市热岛效应。
现有的对尾气的处理和利用，仅仅是在尾气排入大气之前，利用催化器进行简单的过滤，而对余热并没有充分利用，造成了能源的浪费和对环境的污染。
目前车载冰箱、空调，远洋渔船的冰冻装置，城际运输汽车上蔬菜水果的保鲜装置等的能量来源，多为蓄电或汽车、轮船消耗汽油后再供能，没有充分利用汽车或轮船尾气中的余热。
发明内容
本发明目的在于：针对尾气余热利用的问题，利用氨水吸收式制冷原理，将汽车、轮船等排出的尾气中的余热充分利用，为冰箱、空调、保鲜装置等提供运行的能量来源。实现废热的综合利用，又达到大量蓄冷的目的。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统，包括三元催化器、三通阀、发生器、分离器、冷凝器、氨液罐、第一浮球阀、第二浮球阀、第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀、蓄冷器、过冷器、吸收器、第一排空阀、第二排空阀、第三排空阀、浓溶液罐、溶液泵、第一降压阀、第二降压阀、单向阀和热交换器；
所述三通阀的三个阀门端口分别连接三元催化器、发生器和连通大气的旁路管道；
尾气通过三元催化器过滤后，经过三通阀进入发生器，将热量传递给发生器中的氨水溶液，受热蒸发出来的氨气随管道进入分离器，且尾气在发生器内换热后排入大气；
所述分离器、冷凝器、氨液罐、蓄冷器、过冷器、吸收器、浓溶液罐、第二排空阀、溶液泵、第一降压阀和单向阀按顺序连接，形成回路，所述溶液泵上并联有第三旁通阀，所述浓溶液罐上方设有第三排空阀；
所述分离器分离出的冷凝水经管道进入热交换器中，从蓄冷器中出来的氨气进入过冷器，再进入吸收器，从热交换器出来的液态水经第二降压阀进入浓溶液罐中的第二浮球阀，经第二浮球阀节流降压后的液态水通过第一排空阀进入吸收器中，且吸收由过冷器进入吸收器中的氨气，形成氨水溶液储藏在浓溶液罐中，在第二浮球阀的流入流出口之间并联有第二旁通阀，用于调节循环流量以控制进入到吸收器的稀溶液流量；
所述浓溶液罐中的氨水溶液通过分离器与发生器蒸发出的氨气换热，换热后的氨水溶液经过热交换器与从分离器出来的冷凝水再次进行热交换，然后进入发生器，形成制冷循环；
所述氨液罐中的液体氨流经过冷器与来自蓄冷器中的气体氨进行换热，之后具有过冷度的液体氨经氨液罐中的第一浮球阀节流降压后进入蓄冷器中吸热制冷，所述氨液罐的两个液体氨流出口之间并联有第一旁通阀，用于调节循环流量。
优化地，所述系统还包括液位计，所述液位计设置在浓溶液罐上，用于对浓溶液罐中液位进行监测和提示。
优化地，房车尾气从发生器的尾气入口进入发生器，氨水从反方向的溶液入口进入，尾气通过换热管将热量传递给发生器中的氨水溶液，后从尾气出口排入空气，而挥发出来的高温氨气从出口溢出进入分离器。
优化地，所述发生器蒸发出的含水蒸汽的高温氨气从氨气入口进入分离器，所述浓溶液罐中的低温氨水从溶液入口进入分离器中的换热管，再从溶液出口进入溶液热交换器，高温氨气依次通过换热管和多孔填料进行换热和冷凝，形成低温氨气和液态水，且低温氨气从分离器的氨气出口进入冷凝器，液态水从出口进入溶液热交换器继续换热循环。
优化地，所述蓄冷器包括喷淋装置、多孔介质层和换热管，所述喷淋装置设置在蓄冷器的内部上方，所述换热管设置在蓄冷器的内部下方，所述多孔介质设置在喷淋装置和换热管之间。
优化地，所述蓄冷器外接有用冷设备，所述用冷设备包括冰箱、空调、冷冻装置和保鲜装置。
本发明提供一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统，有效地减缓了尾气余热浪费的现象，同时为汽车或轮船上冰箱、空调、保鲜装置等提供运行的能量来源，达到大量蓄冷的目的。
附图说明
图1是基于尾气余热利用的冰蓄冷系统的系统图；
图2是尾气排气管结构示意图；
图3是发生器结构示意图；
图4是分离器结构示意图；
图5是蓄冷器结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如附图1-5所示，一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统，包括三元催化器1、三通阀2、发生器3、分离器4、冷凝器5、氨液罐6、第一浮球阀7-1、第二浮球阀7-2、第一旁通阀8-1、第二旁通阀8-2、第三旁通阀8-3、蓄冷器9、过冷器11、吸收器12、第一排空阀13-1、第二排空阀13-2、第三排空阀13-3、浓溶液罐14、溶液泵16、第一降压阀17-1、第二降压阀17-2、单向阀18和热交换器19；
所述三通阀2的三个阀门端口分别连接三元催化器1、发生器3和连通大气的旁路管道；
尾气通过三元催化器1过滤后，经过三通阀2进入发生器3，将热量传递给发生器3中的氨水溶液，受热蒸发出来的氨气随管道进入分离器4，且尾气在发生器3内换热后排入大气；
所述分离器4、冷凝器5、氨液罐6、蓄冷器9、过冷器11、吸收器12、浓溶液罐14、第二排空阀13-2、溶液泵16、第一降压阀17-1和单向阀18按顺序连接，形成回路，所述溶液泵16上并联有第三旁通阀8-3，所述浓溶液罐14上方设有第三排空阀13-3；
所述分离器4分离出的冷凝水经管道进入热交换器19中，从蓄冷器9中出来的氨气进入过冷器11，再进入吸收器12，从热交换器19出来的液态水经第二降压阀17-2进入浓溶液罐14中的第二浮球阀7-2，经第二浮球阀7-2节流降压后的液态水通过第一排空阀13-1进入吸收器12中，且吸收由过冷器11进入吸收器12中的氨气，形成氨水溶液储藏在浓溶液罐14中，在第二浮球阀7-2的流入流出口之间并联有第二旁通阀8-2，用于调节循环流量以控制进入到吸收器12的稀溶液流量；
所述浓溶液罐14中的氨水溶液通过分离器4与发生器3蒸发出的氨气换热，换热后的氨水溶液经过热交换器19与从分离器4出来的冷凝水再次进行热交换，然后进入发生器3，形成制冷循环；
所述氨液罐6中的液体氨流经过冷器11与来自蓄冷器9中的气体氨进行换热，之后具有过冷度的液体氨经氨液罐6中的第一浮球阀7-1节流降压后进入蓄冷器9中吸热制冷，所述氨液罐6的两个液体氨流出口之间并联有第一旁通阀8-1，用于调节循环流量。
优选地，所述系统还包括液位计15，所述液位计15设置在浓溶液罐14上，用于对浓溶液罐14中液位进行监测和提示。
优选地，房车尾气从发生器3的尾气入口3-3进入发生器3，氨水从反方向的溶液入口3-1进入，尾气通过换热管3-5将热量传递给发生器3中的氨水溶液，后从尾气出口3-4排入空气，而挥发出来的高温氨气从出口3-2溢出进入分离器4。
优选地，所述发生器3蒸发出的含水蒸汽的高温氨气从氨气入口4-1进入分离器4，所述浓溶液罐14中的低温氨水从溶液入口4-5进入分离器4中的换热管，再从溶液出口4-4进入溶液热交换器19，高温氨气依次通过换热管和多孔填料4-6进行换热和冷凝，形成低温氨气和液态水，且低温氨气从分离器4的氨气出口4-2进入冷凝器5，液态水从出口4-3进入溶液热交换器19继续换热循环。
优选地，所述蓄冷器9包括喷淋装置9-1、多孔介质层9-2和换热管9-3，所述喷淋装置9-1设置在蓄冷器9的内部上方，所述换热管9-3设置在蓄冷器9的内部下方，所述多孔介质设置在喷淋装置9-1和换热管9-3之间。
优选地，所述蓄冷器9外接有用冷设备10，所述用冷设备10包括冰箱、空调、冷冻装置和保鲜装置。
本发明的系统工作流程如下：
如图1所示，利用尾气余热对发生器3中氨水溶液进行加热，使得氨气蒸发。由于蒸发出的氨气中混有水蒸气，需进入分离器4对水蒸气进行分离，使其变为液态水进入溶液交换器19继续循环；而纯净的氨气则进入冷凝器5，空冷作用下成为液态氨，并存储于氨液罐6中。利用低温下的液态氨，进入蓄冷器9中吸收介质水的热量，使得水的温度降低，将冷量存储于蓄冷器9介质中，为供给冰箱、空调、保鲜装置等提供冷量来源。经过蓄冷器9吸热后，液态氨又变为氨气，经过冷器11降低过冷度后，进入吸收器12，氨气被吸收器12中水吸收再次形成氨水溶液，之后进入浓溶液罐14。此时的浓溶液罐14中的氨水溶液温度较低，利用其通过分离器4与发生器3蒸发出的氨气换热，便于氨气中的水蒸气冷凝；换热后的溶液经过溶液热交换器19与分离器4出来的冷凝水再次进行热交换，然后进入发生器3，周而复始进行制冷循环。
如图2～3所示，尾气经过三元催化器1过滤后，经过三通阀2从尾气入口3-3进入发生器3，氨水从反方向的溶液入口3-1进入，尾气通过换热管3-5将热量传递给发生器3中的氨水溶液，后从尾气出口3-4排入空气，而挥发出来的氨气从出口3-2溢出进入分离器4；如无需使用蓄冷系统时，则切换电动三通阀2将尾气直接由旁路排至大气，不进入发生器3换热。
如图1和4所示，发生器3蒸发出的高温氨气中混有水蒸气，从氨气入口4-1进入分离器4，浓溶液罐14中的低温氨水从溶液入口4-5进入分离器4中的换热管，再从溶液出口4-4进入溶液热交换器19；含有水蒸气的氨气依次通过换热管和多孔填料4-6进行换热和冷凝，高温氨气变为低温氨气从分离器4的氨气出口4-2进入冷凝器5；水蒸气冷凝为液态水从出口4-3进入溶液热交换器19继续换热循环。
如图1和5所示，储存在氨液罐6中的低温液态氨进入蓄冷器9，经过换热管9-3与蓄冷器9中介质液态水充分换热，低温液态氨吸收介质水的热量变为氨气，介质水获得冷量变为冰水混合物；蓄冷器9中冰水混合物供给用冷设备冰箱10及空调20，或其它用冷设备；换热后的回水（热水）从喷淋装置9-1以雾化状态进入蓄冷器9，再经过多孔介质层9-2冷凝成水。
如图1所示，液态氨经过蓄冷器9后变为氨气，进入过冷器11来降低过冷度，增大换热系数，从蓄冷器9中出来的氨气进入过冷器11，再进入吸收器12，从溶液热交换器19出来的液态水经浓溶液罐14中的第二浮球阀7-2进入吸收器12中，水吸收氨气成为氨水溶液；生成的氨水溶液储藏在浓溶液罐14中，液位计15对浓溶液罐1中液位进行监测和提示；由于浓溶液罐14中的氨水溶液温度较低，溶液泵16将低温氨水溶液送入分离器4中，与发生器3蒸发出来的较热的氨气换热。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。