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摘要：余热是工业生产中潜力分布最广大的一种能源。在柴油机中，由燃料所转化出来的热能，有相当一部分作为余热没有被充分利用而浪费掉了。合理地回收和利用余热，从节能和提高能源利用率的角度来看，是十分必要的，从技术的角度看，也是完全可能的。本文浅析柴油机余热的三种潜在应用。
关键词：内燃机；余热；海水淡化；发电；制冷
【中图分类号】TK17
在全球能源消费居高不下、持续高涨的今天，与寻找替代能源相比，节能也具有十分重要的意义。在内燃机领域，如何提高燃料利用率，实现节能，是目前研究的一大热点。单从发动机效率的角度来看，在采用了GDI（直喷式汽油发动机）技术和HCCI（均质充量压缩燃烧）技术之后，想要再从燃烧的角度提高燃料的能量利用率，空间已经很小。燃料在发动机内燃烧后，化学能转化为热能，其中一部分通过内燃机循环推动气缸，变成有用功，驱动汽车前进，其余部分以发动机的冷却余热和尾气余熱（以下简称余热）和不可利用火用形式释放给环境。汽油发动机排气温度一般为300—850℃，冷却水温度通常在100℃左右，环境温度在40℃以下，由热力学第二定律，发动机的余热是可以部分利用的。提高内燃机的效率、回收内燃机的余热能将大大提高燃料的综合利用效率。
内燃机机余热具有鲜明的特点，其利用有特殊的技术和环境要求。内燃机机废热的品位较低，能量回收比较困难；废热利用装置要结构简单，体积小，重量轻，效率高；利用装置不能影响发动机工作，避免降低发动机动力性和经济性；要保证发动机及利用装置在使用中的安全。本文简要分析内燃机余热的三种应用。
一、内燃机余热在海水淡化上的应用
1、低温海水淡化的背景资料及研究意义
我国全国669座城市中，有400多座供水不足，其中严重缺水110座。水资源短缺问题在一些沿海经济发达地区表现得尤为严重，如何更好的利用海水资源已经成为各国争相研究的技术问题。海水淡化的取水不受时间和气候的影响， 水质稳定且水量充足， 生产的淡化水水质可以达到饮用水标准，优于传统水源利用净水工艺生产的饮用水。
2、低温多效蒸馏海水淡化的概念
低温多效海水淡化技术是指海水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术， 其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来， 输入蒸汽，通过多次的蒸发和冷凝， 后面一效的蒸发温度均低于前面一效， 从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
3、低温多效蒸馏海水淡化的技术优点及发展趋势
目前投入运行的海水淡化方法主要有蒸馏法和膜法，蒸馏法是目前应用较广的海水淡化技术， 蒸馏法海水淡化则包括多级闪蒸法、低温多效法和压汽蒸馏法。与其他海水淡化技术相比，低温多效蒸馏法具有可利用电厂等的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大等优点。最具有发展前景。内燃机的余热，可以充当其热源。
低温多效海水淡化技术完成了蒸馏装置从单效到多效的技术接口问题， 解决了蒸发器管板与蒸发管的弹性连接问题， 筛选出廉价的耐海水腐蚀的防腐涂料，并建立了蒸馏法淡化的模拟实验装置。
二、内燃机余热在发电上的应用
20世纪90年代初，我国经济进入高速发展阶段，电力需求大增，而同期电力建设相对滞后，出现了用电紧张的局面。由于柴油机发电厂建设周期短、调峰性能优异， 为确保经济平稳发展， 东南沿海经济发达地区建设了大量的柴油机发电厂。
目前油价高、环保压力巨大， 改装高效率、大蒸发量的余热锅炉是环保节能的有效技改措施之一。由于余热特殊性，可以采用专门设计的双压强制循环无补压余热锅炉。为了提高换热效率， 除过热器外的其他换热面全部采用高频翅片管； 采用双压降低传热温差以减少传热过程中的不可逆热损失， 也便于跟原有蒸汽系统连接。可以将产生的蒸汽同汽轮机低压缸连接，若机组容量足够大，也可以单独安装一套汽轮发电机组，避免蒸汽压力不同，并入主蒸汽管道时造成焓的损失。
余热锅炉的应用，在没有增加燃料消耗的情况下，没有对柴油机运行产生任何影响，增加了总发电量，提高了燃料利用效率。从而实现了节能，降低了环境污染，有良好的环境和经济效益。具备一定规模的柴油机发电厂可考虑利用余热发电。
三、内燃机余热在制冷上的应用
溴化锂吸收式制冷利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性，使制冷剂在较低温度和压力下被吸收剂吸收，同时又使它在较高的温度和压力下从溶液中蒸发，完成循环实现制冷的目的。其中溴化锂为吸收剂，水做制冷剂。吸收式制冷的循环耗功很少。由于制冷剂和吸收剂的一些物理性质，在加热浓溶液时所需的外热源温度不需要很高。
基于吸收式制冷的以上特点，我们可以利用内燃机的余热来完成浓溶液的加热工作。内燃机的冷却水温度可达60-90℃，刚好能够达到制冷剂的沸点而使吸收剂不会沸腾。在制冷量相同的情况下，吸收式制冷装置体积较大，适用于冷负荷稳定的场合。
溴化锂制冷机有很高的节电和节能效益。溴化锂吸收式制冷机的应用可以缓解电力的紧缺，平衡冬夏电力负荷，具有现实意义，节约的电能可用于其它生产，创造更可观的价值。利用内燃机的余热制冷，可以达到降低能耗，节约一次能源的目的。
综上所述，内燃机余热等低势能热源应用吸收式制冷机制冷，实现能量的梯级利用，其节能效果优于电制冷机。
四、总结
除了燃油电站，随着技术的发展，余热吸收利用系统可以达到小体积、高效率，还能将运输工具内燃机余热加以利用，比如，船用大型内燃机余热用来海水淡化、吸收式制冷等，还会减少船载燃油和饮用水，实现双向节能的目的。再比如，车载空调如果应用余热吸收制冷，降低用电和油耗的同时，还降低了车内的噪声，创造了更好的乘车环境。总而言之，在讲究高效和节能的今天，内燃机余热利用有很广阔的发展空间，在动力机械等方面会有很大发展。
参考文献
[1] 许锋等.内燃机原理教程[M].大连：大连理工出版社，2010.
[2] 徐光启等.内燃机余热利用及其热交换系统[J].农业机械学报，1985.3.
[3] 张珠贻.浅谈大功率柴油机余热发电[J].电力环境保护，2007.10.
[4] 低温多效法海水蒸馏技术[J].重工与起重技术.
[5] 溴化锂制冷机发展及应用中所存问题.慧聪暖通条制冷网，2010.9.29
[6] 王世昌主编.海水淡化工程[M].北京：化学工业出版社，2003.2.
[7] 魏巍.低温多效蒸馏海水淡化系统热力性能计算与仿真[D].大连理工大学，2008.
关键词：内燃机；余热；海水淡化；发电；制冷
【中图分类号】TK17
在全球能源消费居高不下、持续高涨的今天，与寻找替代能源相比，节能也具有十分重要的意义。在内燃机领域，如何提高燃料利用率，实现节能，是目前研究的一大热点。单从发动机效率的角度来看，在采用了GDI（直喷式汽油发动机）技术和HCCI（均质充量压缩燃烧）技术之后，想要再从燃烧的角度提高燃料的能量利用率，空间已经很小。燃料在发动机内燃烧后，化学能转化为热能，其中一部分通过内燃机循环推动气缸，变成有用功，驱动汽车前进，其余部分以发动机的冷却余热和尾气余熱（以下简称余热）和不可利用火用形式释放给环境。汽油发动机排气温度一般为300—850℃，冷却水温度通常在100℃左右，环境温度在40℃以下，由热力学第二定律，发动机的余热是可以部分利用的。提高内燃机的效率、回收内燃机的余热能将大大提高燃料的综合利用效率。
内燃机机余热具有鲜明的特点，其利用有特殊的技术和环境要求。内燃机机废热的品位较低，能量回收比较困难；废热利用装置要结构简单，体积小，重量轻，效率高；利用装置不能影响发动机工作，避免降低发动机动力性和经济性；要保证发动机及利用装置在使用中的安全。本文简要分析内燃机余热的三种应用。
一、内燃机余热在海水淡化上的应用
1、低温海水淡化的背景资料及研究意义
我国全国669座城市中，有400多座供水不足，其中严重缺水110座。水资源短缺问题在一些沿海经济发达地区表现得尤为严重，如何更好的利用海水资源已经成为各国争相研究的技术问题。海水淡化的取水不受时间和气候的影响， 水质稳定且水量充足， 生产的淡化水水质可以达到饮用水标准，优于传统水源利用净水工艺生产的饮用水。
2、低温多效蒸馏海水淡化的概念
低温多效海水淡化技术是指海水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术， 其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来， 输入蒸汽，通过多次的蒸发和冷凝， 后面一效的蒸发温度均低于前面一效， 从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
3、低温多效蒸馏海水淡化的技术优点及发展趋势
目前投入运行的海水淡化方法主要有蒸馏法和膜法，蒸馏法是目前应用较广的海水淡化技术， 蒸馏法海水淡化则包括多级闪蒸法、低温多效法和压汽蒸馏法。与其他海水淡化技术相比，低温多效蒸馏法具有可利用电厂等的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大等优点。最具有发展前景。内燃机的余热，可以充当其热源。
低温多效海水淡化技术完成了蒸馏装置从单效到多效的技术接口问题， 解决了蒸发器管板与蒸发管的弹性连接问题， 筛选出廉价的耐海水腐蚀的防腐涂料，并建立了蒸馏法淡化的模拟实验装置。
二、内燃机余热在发电上的应用
20世纪90年代初，我国经济进入高速发展阶段，电力需求大增，而同期电力建设相对滞后，出现了用电紧张的局面。由于柴油机发电厂建设周期短、调峰性能优异， 为确保经济平稳发展， 东南沿海经济发达地区建设了大量的柴油机发电厂。
目前油价高、环保压力巨大， 改装高效率、大蒸发量的余热锅炉是环保节能的有效技改措施之一。由于余热特殊性，可以采用专门设计的双压强制循环无补压余热锅炉。为了提高换热效率， 除过热器外的其他换热面全部采用高频翅片管； 采用双压降低传热温差以减少传热过程中的不可逆热损失， 也便于跟原有蒸汽系统连接。可以将产生的蒸汽同汽轮机低压缸连接，若机组容量足够大，也可以单独安装一套汽轮发电机组，避免蒸汽压力不同，并入主蒸汽管道时造成焓的损失。
余热锅炉的应用，在没有增加燃料消耗的情况下，没有对柴油机运行产生任何影响，增加了总发电量，提高了燃料利用效率。从而实现了节能，降低了环境污染，有良好的环境和经济效益。具备一定规模的柴油机发电厂可考虑利用余热发电。
三、内燃机余热在制冷上的应用
溴化锂吸收式制冷利用制冷剂在溶液中不同温度下具有不同溶解度的特性，使制冷剂在较低温度和压力下被吸收剂吸收，同时又使它在较高的温度和压力下从溶液中蒸发，完成循环实现制冷的目的。其中溴化锂为吸收剂，水做制冷剂。吸收式制冷的循环耗功很少。由于制冷剂和吸收剂的一些物理性质，在加热浓溶液时所需的外热源温度不需要很高。
基于吸收式制冷的以上特点，我们可以利用内燃机的余热来完成浓溶液的加热工作。内燃机的冷却水温度可达60-90℃，刚好能够达到制冷剂的沸点而使吸收剂不会沸腾。在制冷量相同的情况下，吸收式制冷装置体积较大，适用于冷负荷稳定的场合。
溴化锂制冷机有很高的节电和节能效益。溴化锂吸收式制冷机的应用可以缓解电力的紧缺，平衡冬夏电力负荷，具有现实意义，节约的电能可用于其它生产，创造更可观的价值。利用内燃机的余热制冷，可以达到降低能耗，节约一次能源的目的。
综上所述，内燃机余热等低势能热源应用吸收式制冷机制冷，实现能量的梯级利用，其节能效果优于电制冷机。
四、总结
除了燃油电站，随着技术的发展，余热吸收利用系统可以达到小体积、高效率，还能将运输工具内燃机余热加以利用，比如，船用大型内燃机余热用来海水淡化、吸收式制冷等，还会减少船载燃油和饮用水，实现双向节能的目的。再比如，车载空调如果应用余热吸收制冷，降低用电和油耗的同时，还降低了车内的噪声，创造了更好的乘车环境。总而言之，在讲究高效和节能的今天，内燃机余热利用有很广阔的发展空间，在动力机械等方面会有很大发展。
参考文献
[1] 许锋等.内燃机原理教程[M].大连：大连理工出版社，2010.
[2] 徐光启等.内燃机余热利用及其热交换系统[J].农业机械学报，1985.3.
[3] 张珠贻.浅谈大功率柴油机余热发电[J].电力环境保护，2007.10.
[4] 低温多效法海水蒸馏技术[J].重工与起重技术.
[5] 溴化锂制冷机发展及应用中所存问题.慧聪暖通条制冷网，2010.9.29
[6] 王世昌主编.海水淡化工程[M].北京：化学工业出版社，2003.2.
[7] 魏巍.低温多效蒸馏海水淡化系统热力性能计算与仿真[D].大连理工大学，2008.