Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая двигатель внутреннего сгорания , турбокомпрессор, yctaHOBленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через воздухонапорный патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный теплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей 18 J1 J /77777/777//////// // жидкости, подсоединенным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору , и парообразующей полостью, К которойподсоединена паровая турбина , отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения степени утилизации тепла, теплообменник дополнительно снабжен контуром отбора тепла , выполненным в виде герметичных тепловых трубок, заполненных капиллярно-пористым наполнителем, причем с одной стороны концы тепловых тру бок изогнуты и расположены в жидкостной полости теплообменника, а с другой установлены.по периметру выхлопного коллектора. л эо

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

1(511 F 02 В 37/00; Р 02 G 5/00!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3455839/25-06 (22) 23 ° 06.82 (46) 07.02.84. Бюл. М 5 (72) Д.1 . Деревянченко, И.П. Мялковский, Г.В. Кондратюк и A.Ï. Бабко (53) 621 ° 43.052(088 ° 8) (56) 1. Заявка ФРГ Р 2614956, кл, F 02 В 37/04, опублик.. 1977, (54)(57) 1, СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, со держащая двигатель внутреннего сгсрания, турбокэмпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через воздухонапорный патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный теплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоединенным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к. которой подсоединена паровая турбина, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения степени утилизации тепла; теплообменник дополнительно снабжен контуром отбора теп-. ла, выполненным в виде герметичных тепловых трубок, заполненных капиллярно-пористым наполнителем, причем с одной стороны концы тепловых трубок изогнуты и расположены в.жидкостной полости теплообменника, а с другой установлены.по периметру выхлопкого коллектора. е

1071789

2. Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что теплообменник и концы тепловых трубок, устаИзобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к силовым установкам с двигателем внутреннего сгорания и с утилизацией тепла его отра- 5 ботавших r àçoâ.

Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгора ния, турбокомпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через воздухонапорный,патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный туплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоединенным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к которой подсоединена паровая турбина 613

Однако в таких установках недостаточно эффективно утилизируется тепло отработавших i"àçîâ двигателя, так как используются обычные теплообменники, снабженные одним жидкостным контуром отбора тепла, подсоединенным к выхлопному коллектору на ограниченном его участке. Увеличение этого участка затруднено, поскольку увеличиваются габариты теплообменника. Это йе позволяет уве- 30 дичивать количество отбираемого тепла от выхлопных газов.

Целью изобретения является повышение эффективности путем увеличения степени утилизации тепла.

Для достижения поставленной цели в силовой установке, содержащей двигатель внутреннего сгорания,турбокомпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через40 воздухонапорный патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный теплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоеди- 45 ненным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к которой подсоеди-, нена паровая турбина,теплообменник дополнительно, снабжен контуром отбора тепла, выполненным в виде герметичных тепловых трубок, заполненных капиллярно-пористым наполнителем, причем с одной стороны концы тепловых трубок изогнуты и располояовленные по периметру выхлопного коллектора, на внешних поверхностях покрыты теплоизоляционным слоем. жены в жидкостной полости теплообменника, а с другой установлены по периметру выхлопного коллектора.

Кроме того, теплообменник и концы тепловых рубок, установленные по периметру выхлопного коллектора, на внешних поверхностях могут быть покрыты теплоизоляционным слоем.

На фиг.1 изображена схема силовой установки; на фиг.2 - сечение

A-A на фиг.1; на фиг.3 — сечение

Б-Б на фиг.1, разрез тепловых трубок; на фиг.4 — вид В на фиг.1.,Силовая установка .содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, турбокомпрессор 2, паровую турбину 3 и утилизационный теплообменник 4. Турбина 5 турбокомпрессора 2 установлена в выхлопном коллекторе 6, а компрессор 7 подсоединен через воэдухонапорный патрубок 8 к двигателю 1.

Паровая турбина 3 подключена через обгонную муфту 9 к турбокомпрессору

2. Утилизационный теплообменник 4 снабжен контуром 10 циркуляции рабочей жидкости, парообраэующей полостьк

11 и контуром 12 отбора тепла. Контур 10 циркуляции рабочей жидкости подсоединен при помощи жидкостной полости 13 к выхлопному коллектору

6 и снабжен конденсатором 14 и насосом 15. К парообразующей полости

11 теплообменника 4 подсоединена паровая турбина 3. Контур 12 отбора тепла выполнен в виде герметичных тепловых трубок 16, заполненных капиллярно-пористым наполнителем

17. С одной стороны концы тепловых трубок 16 изогнуты и расположены в жидкостной полости 13 теплообменни. ка 4, а с другой - установлены по периметру выхлопного коллектора 6.

Теплообменник 4, и концы тепловых трубок 16, установленные по периметру выхлопного коллектора 6, на внешних поверхностях покрыты теплоизоляционным слоем 18.

Тепловые трубки 16 состоят из корпуса, выполненного в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических стенок 19, с капиллярно-пористым наполнителем 17 на их внутренних поверхностях, и сетчатых трубчатых элементов 20, размещенных между стенками 19. Воздух из трубок 16 откачан. а концы запаяны.

1071789

° °

Силовая установка работает следующим образом.

После запуска двигателя 1 приводится во вращение газовая турбина 3, начинается интенсивный отбор тепла от выхлопных газов, поступающих в выхлопной коллектор 6. Выхлопные газы подогревают в полости 13 жидкость, которая в виде пара поступает в паровую турбину 3. Крутящий момент от этой турбины через обгонную 1О муфту 9 передается к турбокомпрессору 2 и .еуммируется с крутящим мо-. ментом газовой турбины 5. Ь результате этого увеличивается давление и расход наддувочного воздуха, подавае-35 мого компрессорам 7 через воэдухонапорный патрубок 8 в цилиндры двигателя 1.

Отработанный пар после турбины 3 поступает в контур 10 циркуляции, превращается в жидкость в конденсаторе 14, а затем насосом 15 подается в жидкостную полость 13 теплообменника 4.

С помощью тепловых трубок 16,производится дополнительный отбор теп.25 ла от выхлопного коллектора 6 и передача его в жидкостную полость 13 теплообменника 4. Отбор тепла от отработавщих газов двигателя 1 будет осуществляться на всем пути их соприкосновения с тепловыми трубками, 16 беэ создания дополнительного сопротивления отработавшим газом, что улучшает процесс газообмена в двигателе и увеличивает подогрев жидкос- З5 ти в:теплообменнике 4. Каждая тепловая трубка 16 представляет собой тепловую трубу, между цилиндрическими стенками 19 которой находится капиллярно-пористый наполнитель 4g

17 с рабочей жидкостью.

В качестве жидкости может быть использована вода, ацетон, неорганические соли и металлы (цезий, калий, натрий, свинец, висмут) .

При нагреве конца трубки 16, уста новленного по периметру выхлопного

: коллектора 6, жидкость испаряется, . и пар под действием разности давлений устремляется к изогнутому концу, . расположенному в жидкостной полости

13 теплообменника 4. Здесь пар конденсируется,.отдает тепло стенкам

19 трубки 16, а затем, жидкость по капиллярам устремляется назад к месту нагрева. Поскольку скрытая теплота парообразования, идущая на разрыв связей между молекулами, < большинства жидкостей очень велика, а при конденсации она.полностью воз- вращается, то тепловой поток в трубке может быть большим и передаваться жидкости с минимальными потерями.

Для увеличения скорости передачи тепла в .трубках 16 установлены сетчатые трубчатые элементы 20, которые образуют артерию потока тепла.

Тепловые трубки 16 должны охватывать такой участок выхлопного кол лектора 6, чтобы обеспечить гарантированный отбор тепла, максимальный отбор тепла и надежное испарение жидкости, Покрытие теплообменника 4 и концов тепловых трубок 16 на внешних поверхностях теплоизоляционным слоем 18 способствует снижению потерь тепла в окружакщую среду и повышению эффективности утилизации тепла.

Таким образом, за счет увеличения степени утилизации тепла может быть достигнуто увеличение мощности турбокомпрессора и давления наддува, повышение эффективности теплообменника и силовой установки в целом;

1071789

РиЮ

Составитель В. Коэлов

Редактор В. Иванова Техред С.Легеэа Корректор В, .Гири "к

Закаэ 100/28 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4