技术领域
[0001] 本发明涉及船舶余热利用领域，具体是一种发动机余热利用的制冷与海水淡化系统。
相关背景技术
[0002] 当前，不同类型船舶柴油发动机的高功率、高排气流量和高温度产生的大量余热一直是一项未被充分利用的资源。发动机燃料燃烧所释放的能量只有三分之一左右被有效利用，而有效回收与利用燃气轮机排气余热是推动和扩大燃气轮机发展的最有效途径。传统发动机结构中引入间冷器和回热器，虽然能够有效利用发动机排气余热提升其性能，但会导致发动机结构更复杂，同时制造难度和研制成本大幅增加；因此为了更好地提高船舶在远海环境中的需要，如何充分利用柴油发动机的余热，一直亟待解决。
具体实施方式
[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0020] 请参阅图1，本发明实施例中，一种发动机余热利用的制冷与海水淡化系统，包括制冷剂循环管路，制冷循环管路设置有高压发生器2、第一低压发生器3以及第二低压发生器4，制冷剂优选为溴化锂溶液。
[0021] 低温制冷剂首先从吸收器1排出后进入第一换热器11的冷端，换热后变为中温状态，通过第一换热器11的冷端后再分流。
[0022] 分流后的中温制冷剂，一部分直接通入第一低压发生器3，并喷淋至第一低压发生器3的翅片换热器上，喷淋过程中，通过第一低压发生器3翅片换热器的柴油发动机7的缸套冷却液，将喷淋至翅片换热器上的中温制冷剂加热并蒸发出冷却剂蒸汽，部分蒸发后的中温制冷剂由稀溶液变为半稀溶液，并流向第二低压发生器4，喷淋至第二低压发生器4的翅片换热器上后，再被加热蒸发产生冷却剂蒸汽，此时中温制冷剂半稀溶液变为低温制冷剂浓溶液。
[0023] 分流后的中温制冷剂，另一部分进入第二换热器12的冷端，变为高温制冷剂后，通入高压发生器2，并喷淋至高压发生器2的翅片换热器上。喷淋过程中，通过高压发生器2翅片换热器的高温烟气，与高温制冷剂进行热交换，此时高温制冷剂在低压环境下被加热沸腾并蒸发出制冷剂蒸汽，蒸发后高温制冷剂由稀溶液变为半稀溶液，流入第二换热器12的热端，并换热后变为中温制冷剂，与离开第一低压发生器3的中温制冷剂混合，喷淋至第二低压发生器4的翅片换热器上。
[0024] 高压发生器2翅片换热器蒸发出的冷却剂蒸汽通入第二低压发生器4的翅片换热器内，经冷凝放热后变为高温的制冷剂溶液，经节流后喷淋至冷凝器5的翅片换热器上，与通过冷凝器5翅片换热器的淡水进行热交换，经冷凝降温后变为低温的制冷剂溶液。与此同时，第一低压发生器3以及第二低压发生器4蒸发出的制冷剂蒸汽，与冷凝器5内的翅片换热器换热，经冷凝降温后变为低温的制冷剂溶液。
[0025] 高压发生器2的蒸汽出口处安装有温度传感器以及压力传感器，高压发生器2的翅片换热器出口处安装有温度传感器；第二换热器12的冷端出口处安装有第一电动调节阀121、流量计以及温度传感器；第二低压发生器4的翅片换热器出口处安装有第一节流阀41；
吸收器1的溶液出口处安装有溶液泵13、流量计、温度传感器以及压力传感器。
[0026] 冷凝器5排出的制冷剂溶液输入到蒸发器6中，喷淋到蒸发器6的翅片散热器上，一部分被蒸发形成制冷剂蒸汽。第二低压发生器4排出的低温制冷剂浓溶液，通过第一换热器11热端后，进入吸收器1内，并与蒸发器6排出的制冷剂蒸汽混合，从浓溶液被稀释为稀溶液，稀释过程中产生的热量被通过吸收器1的低温淡水回收。喷淋到蒸发器6上的制冷剂溶液，未被蒸发的部分经第三变频泵841输送后重新喷淋蒸发器6的翅片换热器。船舶内的高温冷冻水从冷冻水进口62通过蒸发器6的翅片换热器后，吸热降温变为低温冷冻水，可用于船舶生活环境的降温和电子设备的冷却。蒸发器6的制冷剂溶液收集管路上设置有电阻率计以及冷剂变频泵64，冷冻水出口63处安装有温度传感器，蒸发器6的喷淋口处安装有第二节流阀61。
[0027] 潜热储存单元9内的低温淡水，依次通过吸收器1的翅片换热器以及冷凝器5的翅片换热器后，回流至潜热储存单元9内，整个过程中低温淡水吸热变为高温淡水，在返回潜热储存单元9后，将热量传递给潜热储存单元9的相变材料，从而可实现对电池的充电过程，与此同时高温淡水再变为低温淡水，如此循环。吸收器1翅片换热器进水口的上游端安装有用于输送水的第四变频泵91，冷凝器5与潜热储存单元9之间的输水管路上布置有温度传感器。
[0028] 高压发生器2、第一低压发生器3、第二低压发生器4、冷凝器5、蒸发器6、吸收器1内都独立安装有真空泵来维持内部中空度，两低压发生器内部的真空度远高于高压发生器2内部的真空度。
[0029] 柴油发动机7的缸套冷却液通过第三换热器71的热端后进入第一低压发生器3的翅片换热器内换热，再经第一变频泵31输送后通过第三换热器71的冷端，回流至柴油发动机7内。第三换热器71的热端出口以及冷端出口均安装有温度传感器；柴油发动机7的烟气出口处安装有温度传感器以及压力传感器。
[0030] 柴油发动机7的高温烟气通过高压发生器2的翅片换热器后进入海水淡化模块8与海水换热。海水沿海水进口86通过海水换热器84的冷端后进入烟气换热器81内，并与高温烟气换热后形成水蒸汽，水蒸汽通过直接接触式膜蒸馏器82的疏水膜821分离提纯后，通过海水换热器84的热端。海水换热器84的热端分流，一部分直接通往储水单元85内，另一部分通过管壳换热器83的冷流体侧以形成淡水循环，海水进口86处的海水分流后一部分通过海水换热器84的冷端，另一部分通过管壳换热器83与淡水换热后排出进入储水单元85内；经直接接触式膜蒸馏器82分离出的浓盐水一部分通过浓盐水出口87排出，另一部分重新通入海水换热器84的冷端二次循环。
[0031] 海水进口86处安装有温度传感器，海水换热器84的冷端进口处安装有电导率计、流量计、压力传感器以及第三变频泵841，管壳换热器83的淡水进口处安装有第二变频泵832，管壳换热器83的淡水出口88处安装有温度传感器以及压力传感器；管壳换热器83的海水入口处安装有循环泵831。
[0032] 储水单元85通过淡水出口88向外输送储存的淡水，储水单元85的储水进口处安装有电导率计以及流量计，储水单元85与潜热储存单元9之间的淡水循环流动以加热淡水；直接接触式膜蒸馏器82的浓盐水出口87处安装有电导率计以及第二电动调节阀871。
[0033] 高压发生器2排出的烟气进入烟气换热器81内后，对海水进行加热，烟气温度降低后直接排出船舶外。海水在一定真空度下被加热沸腾产生水蒸汽，并流入直接接触式膜蒸馏器82内。高热水蒸汽在疏水性微孔膜两侧的压差作用下，透过膜孔到达膜冷侧，再被循环蒸馏出来的低温淡水吸热降温变为淡水，从而达到提纯目的，不断循环后，增加的蒸馏淡水流入储水单元85内。储水单元85的为船舶提供生活淡水，同时为潜热储存单元9内的电池充放电提供水源。在海水淡化的过程中，可根据电导率计的数据实时调节，使一部分高热浓盐水在此和低温的海水混合后进入膜蒸馏循环，从而提高海水以及烟气余热的利用率。
[0034] 以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
[0035] 本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
