теплоенергетична установка

F02G5 / 02 - використання тепла відхідних газів

Власники патенту RU 2421626:

Державна освітня установа вищої професійної освіти "Ярославський державний технічний університет" (RU)

Винахід відноситься до області теплоенергетики і призначене в якості допоміжних теплоенергетичних установок транспортних засобів для одночасного виробництва тепла та електроенергії. Теплоенергетична установка для транспортного засобу, що містить двигун внутрішнього згоряння, електрогенератор, теплообмінник-утилізатор теплоти відпрацьованих газів, змішувальне пристрій з електронагрівачем, рідинний насос з електроприводом, зворотний клапан, вентилі, гідролінії, відповідно до винаходу вказаний рідинний насос з електроприводом по паралельній схемі з'єднаний гідролініями, по яких рухається рідина, що охолоджує, з системою охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінником-утилізатором ті плоти відпрацьованих газів, потім після системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів гідролінії з'єднуються в змішувальному пристрої, вкритому теплоізолюючих оболонкою, у внутрішньому обсязі якого встановлено електронагрівач і турбулізатори, виконані у вигляді ребер з отворами, змішувальне пристрій з'єднане гідролініями з радіатором обігрівача транспортного засобу, зворотний клапан послідовно включений після радіатора опалювача транспортного засобів , Перший вентиль, встановлений після зворотного клапана, другий вентиль встановлений перед зворотним клапаном. Винахід забезпечує підвищення ефективності установки. 2 мул.

Пропонований винахід відноситься до області теплоенергетики і призначене в якості допоміжних теплоенергетичних установок транспортних засобів для одночасного виробництва тепла та електроенергії.

Відома теплоенергетична установка, що складається з двигуна внутрішнього згоряння, двокамерного теплоаккумулятора, теплообмінника-утилізатора відпрацьованих газів, підігрівача рідинного дизельного, циркуляційного насоса [Патент України №2258153, МПК F02N 17/06].

До недоліків даної теплоенергетичної установки варто віднести необхідність застосування підігрівача рідинного дизельного, який вимагає для своєї роботи додаткові витрати електроенергії.

Найбільш близькою до пропонованого винаходу є теплоенергетична установка, що складається з двигуна внутрішнього згоряння, електрогенератора, насоса, теплообмінника-утилізатора відпрацьованих газів, парової турбіни і пароводяного насоса - підігрівача [Патент України №2164615, МПК F02G 5/02; МПК F02G 1/043; МПК F02B 65/00].

Причиною, що перешкоджає досягненню необхідного технічного результату, є наявність парогенератора і парової турбіни, а також зовнішній системи теплопостачання. Цим самим система має досить складну і громіздку конструкцію, що не дозволить розмістити її на транспортному засобі.

Завданням даного винаходу є створення теплоенергетичної установки, що має просту конструкцію, більш високу ефективність і невеликі габарити.

Поставлена ​​задача вирішується таким чином.

У теплоенергетичної установці для транспортного засобу, що містить двигун внутрішнього згорання, електрогенератор, теплообмінник-утилізатор теплоти відпрацьованих газів, змішувальне пристрій з електронагрівачем, рідинний насос з електроприводом, зворотний клапан, вентилі, гидролінії, рідинний насос з електроприводом по паралельній схемі з'єднаний гідролініями, за якими рухається охолоджуюча рідина, з системою охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінником-утилізатором теплоти відпрацьованих газів, потім на внутрішню м після системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів гідролінії з'єднуються в змішувальному пристрої, вкритому теплоізолюючих оболонкою, у внутрішньому обсязі якого встановлено електронагрівач і турбулізатори, виконані у вигляді ребер з отворами, змішувальне пристрій з'єднане гідролініями з радіатором обігрівача транспортного засобу, зворотний клапан послідовно включено після радіатора опалювача транспортного засобу, перший вентиль встановлений по сле зворотного клапана, другий вентиль встановлений перед зворотним клапаном.

На фіг.1 зображена схема теплоенергетичної установки.

На фіг.2 зображена схема змішувального пристрою.

Теплоенергетична установка містить двигун внутрішнього згоряння 1, з'єднаний з електрогенератором 2, теплообмінник-утилізатор теплоти відпрацьованих газів 3, змішувальне пристрій 4, зворотний клапан 5, електрокеровані крани 6 і 7, рідинний насос з електроприводом 8, гідролінію 9, що підводить охолоджуючу рідину до системи охолодження двигуна транспортного засобу, гидролинию 10, підводить охолоджуючу рідину від системи охолодження двигуна транспортного засобу, гідролінію 11, що підводить рідину до радіатора отопітеля тр нспортного кошти, гідролінію 12, відводять охолоджуючу рідину від радіатора нагрівника транспортного засобу, систему підведення відпрацьованих газів до теплообмінника-утилізатора 13.

Змішувальний пристрій містить герметичну ємність 14 покриту теплоізолюючих оболонкою 15, електронагрівач 16, а також турбулізуючими ребра 17 з отворами.

Теплоенергетична установка працює наступним чином.

При роботі двигуна внутрішнього згоряння 1 (фіг.1) електрогенератор 2 виробляє електроенергію, яка призначена для споживачів бортовий електросистеми транспортного засобу і харчування електрообігрівача змішувального пристрою 4. Рідинний насос 8, що має електропривод, подає охолоджуючу рідину до системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння 1 і до рідинного контуру теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів 3. Після цього потоки охолоджуючої рідини, утилізувати теплоту системи охолодження двиг теля 1 і відпрацьованих газів, надходять в змішувальний пристрій 4. В змішувальному пристрої потоки змішуються. Для підвищення ефективності процесу змішування в змішувачі використовуються турбулізуючими ребра 17 (фіг.2) з отворами. Змішувальне пристрій забезпечений електронагрівачем 16 (фіг.2), який призначений для додаткового нагріву охолоджуючої рідини. Роботою даного електрообігрівача управляє автоматична система управління, яка включає його при досягненні температури оточуючого повітря -5 ° С. Після змішувального пристрою охолоджуюча рідина направляється по гідролінії 11 на нагрів радіатора опалювача транспортного засобу, а потім по гідролінії 12 відводиться від нього. Якщо температура навколишнього повітря вище -10 ° С, кран 6 відкритий, а кран 7 закритий (фіг.1), таким чином перешкоди при надходження рідини в систему охолодження двигуна внутрішнього згоряння транспортного засобу по гідролінії 9. При температурі навколишнього повітря нижче -10 ° С з метою підігріву двигуна внутрішнього згоряння транспортного засобу автоматична система управління відкриває кран 7 (фіг.1), забезпечуючи надходження нагрітої охолоджуючої рідини до його системі охолодження по гідролінії 9, а по гідролінії 10 - підведення її до рідинному насосу з електроприводом.

При роботі теплоенергетичної установки для єдиної мети - вироблення електроенергії, кран 6 перекривається, а кран 7 (фіг.1) відкривається, забезпечуючи таким чином рух охолоджуючої рідини через систему охолодження транспортний засіб по гідролінії 9 і 10, де проводиться повне розсіювання її теплоти в навколишнє середу за допомогою його радіатора. В цьому випадку електронагрівач змішувального пристрою відключений.

Під час роботи двигуна транспортного засобу кран 7 відкритий, а зворотний клапан 5 забезпечує проходження охолоджувальної рідини з гідролінії 10 через теплоенергетичних установку і далі по гідролінії 11 і 12 через радіатор опалення транспортного засобу.

Заявлена ​​теплоенергетична установка може бути використана в якості допоміжної енергетичної установки на великовантажному автотранспорті, сільськогосподарських машинах, будівельно-дорожніх машинах, тепловозах для виробництва теплової та електричної енергії. Застосування її дозволить підвищити ефективність системи передпускового підігріву транспортного засобу, забезпечити його тепловою та електричною енергією під час тривалих стоянок в холодну пору року, а також розширити сервісні можливості при експлуатації в будь-яких кліматичних умовах.

Теплоенергетична установка для транспортного засобу, що містить двигун внутрішнього згоряння, електрогенератор, теплообмінник-утилізатор теплоти відпрацьованих газів, змішувальне пристрій з електронагрівачем, рідинний насос з електроприводом, зворотний клапан, вентилі, гідролінії, що відрізняється тим, що зазначений рідинний насос з електроприводом по паралельній схемі з'єднаний гідролініями, по яких рухається рідина, що охолоджує, з системою охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінником-утилізатором ті плоти відпрацьованих газів, потім після системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння і теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів гідролінії з'єднуються в змішувальному пристрої, вкритому теплоізолюючих оболонкою, у внутрішньому обсязі якого встановлено електронагрівач і турбулізатори, виконані у вигляді ребер з отворами, змішувальне пристрій з'єднане гідролініями з радіатором обігрівача транспортного засобу, зворотний клапан послідовно включено після радіатора обігрівача транспортного засобів , Перший вентиль встановлений після зворотного клапана, другий вентиль встановлений перед зворотним клапаном.

Винахід відноситься до двигунобудування, зокрема до паливної апаратури двигунів внутрішнього згорання. Винахід дозволяє знизити час прогріву палива до необхідної температури. Система харчування автотракторного дизеля, що містить паливний бак, підігрівач палива, фільтр грубої очистки палива, паливний насос низького тиску, фільтр тонкого очищення палива, паливний насос високого тиску, форсунку і топлівопроводи. Вона забезпечена підігрівачем палива, що працює від теплової енергії відпрацьованих газів, встановленим на випускний системі двигуна, вимикачем підігріву палива, блоком управління, механізмом зміни площі пропускного перетину і виключення підігріву палива, регулятором витрати відпрацьованих газів, датчиком температури відпрацьованих газів, датчиками температури палива, електромагнітними клапанами. 1 мул.

Винахід може бути використано в силових установках, експлуатованих на транспортних засобах, переважно на тепловозах. Силова установка транспортного засобу містить двигун внутрішнього згоряння з турбокомпресором, забезпеченим всмоктуючим і вихлопним патрубками і повідомленими з впускним і випускним колекторами двигуна. До складу установки входять охолоджувач наддувочного повітря з гарячою і холодною порожнинами, контур циркуляції охолоджуючого агента, що включає послідовно встановлені випарник, розширювач і холодильник, компресор гальмівної системи, виконаний з приводом від двигуна і забезпечений вхідним патрубком. На вхідному патрубку компресора гальмівної системи встановлений повітряний фільтр, що містить корпус з нижньої конусоподібної частиною, в якій знаходиться конденсатовідвідник, у верхній частині корпусу розміщено звужується сопло з вхідним і вихідним отворами. На внутрішній поверхні сопла виконані гвинтові канавки, поздовжньо розташовані від вхідного до вихідного отворів. Перед вихідним отвором встановлена ​​відбивна перегородка. Вихлопні патрубки двигуна забезпечені термоелектричним генератором, виконаним у вигляді корпусу з двома прохідними каналами для вихлопних газів двигуна і всмоктується атмосферного повітря, а також комплекту диференціальних термопар, «гарячі» кінці яких розташовані в прохідному каналі для вихлопних газів, а «холодні» кінці розташовані в прохідному каналі для всмоктуваного атмосферного повітря. Випарник з'єднаний з усмоктувальними патрубками турбокомпресора через ежектор з потрійним клапаном. Вхід прохідного каналу для вихлопних газів з'єднаний з вихлопними патрубками, а його вихід - з атмосферою. Вхід прохідного каналу для переміщення всмоктується атмосферного повітря з'єднаний з усмоктувальними патрубками через потрійний клапан, а його вихід з'єднаний з камерою змішування ежектора. Технічний результат полягає в більш повному використанні потужності двигуна. 3 мул.

Надати фінансову допомогу
проекту FindPatent.ru