Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить экономичность установки, содержащей дизель и двигатель Стирлинга, нагреватель которого расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля. Цилиндр дизеля выполнен составным в виде верхней и нижней частей, отделенных друг от друга теплоизолирующей прокладкой 18. В верхней части 11 цилиндра и в его головке 10 выполнены каналы для циркуляции теплоносителя, включенные в магистраль 12 циркуляции рабочего тела двигателя Стирлинга на участке между регенератором 13 и нагревателем 9. При перетекании рабочего тела двигателя Стирлинга из холодной полостив в горячую полость оно после регенератора 13 поступает в каналы верхней части 11 цилиндра и головки 10, которые выполняют функции теплообменников, и там нагревается теплом продуктов сгорания. Дальнейший нагрев осуществляется теплом отработавших газов дизеля в нагревателе 9. Использование тепла продуктов сгорания для дополнительного подогрева рабочего тела двигателя Стирлинга позволяет повысить экономичность установки. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 02 С 5/04, 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644270/25-06 (22) 30,01.89 (46) 30.12.90. Бюл. М 48 (71) Институт физико-технических проблем энергетики АН ЛитСССР (72) С.С.Нарбутас и Т.А.П.Александравичус (53) 621.43(088.8) (56) Патент США М 4520628, кл. F 01 К 23/06, 1985. !

r (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить экономичность установки, содержащей дизель и двигатель

Стирлинга, нагреватель которого расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля, Цилиндр дизеля выполнен составным в виде верхней и нижней частей, отделенных друг от друга теплоизолируюИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а конкретно к силовым установкам, состоящим из дизеля и двигателя Стирлинга, нагреватель которого расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля.

Цель изобретения — повышение экономичности установки.

На фиг.1 представлена схема установки; на фиг.2 — система передачи тепла от дизеля к двигателю Стирлинга; на фиг.3— термодинамический цикл.

Установка содержит дизель 1 и двигатель Стирлинга 2. Каждый цилиндр 3 дизеля и нагреватель двигателя Стирлинга связаны с системой двухступенчатого турбонаддува, состоящей из турбины 4 и 5 высокого и низкого давления соответственно, двух рекупе„„ А2„„1617172 А1

2 щей прокладкой 18. В верхней части 11 цилиндра и в его головке 10 выполнены каналы для циркуляции теплоносителя, включенные в магистраль 12 циркуляции рабочего тела двигателя Стирлинга на участке между регенератором 13 и нагревателем 9. При перетекании рабочего тела двигателя СтирI линга из холодной полости в горячую полость оно после регенератора 13 поступает в каналы верхней части 11 цилиндра и головки 10, которые выполняют функции теплообменников, и там нагревается теплОм продуктов сгорания. Дальнейший нагрев осуществляется теплом отработавших газов дизеля в нагревателе 9. Использование тепла продуктов сгорания для дополнительного подогрева рабочего тела двигателя Стирлинга позволяет повысить экономичность установки. 3 ил. ративных теплообменников 6, компрессора

7 низкого и компрессора 8 высокого давле ния. Двигатель Стирлинга 2 включает нагреватель 9. Кроме того, головка 10, верхняя часть 11 цилиндра дизеля 1 выполнены с каналами для циркуляции теплоносителя и служат в качестве дополнительных теплооб менников двигателя Стирлинга 2. Теплообменники 10 и 11 включены в магистраль 12 между регенератором 13 и нагревателем 9, примыкающим.к верхней части цилиндра 14 двигателя Стирлинга 2. Нижняя часть 15 цилиндра дизеля 1 охлаждается (на участке перемещения поршневого уплотнения 16) любым известным методом газообразными или жидкими теплоносителями (воздухом или водой). Поршень 17 и цилиндр дизеля 1 выполнены составными из двух частей. В

1617172

55 ст ке цилиндра установлена теплоизолирую ая прокладка 18. Нижняя часть поршн 17 снабжена уплотнением 16, а верхний торец поршня 17 покрыт высокотемперату ными оксидами.

В цилиндре 14 двигателя Стирлинга 2 р змещены вытеснитель 19 и поршень 20.

Д я поддерживания необходимого давлен я в цилиндре 14 двигателя 2 к охладител 21 подключены компрессор 22. Между и следним и охладителем установлен клаи н 23, управляемый блоком 24 контроля и р гулирования, Причем блок 24 одноврем нно соединен с компрессором 22 и с терм парами теплообменников 10 и 11 (термои ры не показаны).

Работа установки объединяет процесс, происходящие при работе дизеля и двиг еля Стирлинга. В начальной стадии раб ты установки запускается дизель 1.. При р боте дизеля 1 достигается определенная т мпература в теплообменниках 10 и 11, П и леретекании рабочего тела двигателя

С ирлинга из "холодной" полости в "горяч ю" полость оно после регенератора 13 и ступает в дополнительные теплообменн ки 10 и 11, там нагревается продуктами с орания. Дальнейший нагрев осуществляе ся теплом отработавших газов дизеля в н гревателе 9 двигателя Стирлинга 2. Коми ессор 22 создает начальное давление в ц линдре 14 и выключается. В случае прев шения температуры в теплообменниках 10 и 11 в частности на 20 — 40 С выше темперары отработавших газов дизелей, блок 24 в лючает компрессор 22 и таким образом и днимается давление в цилиндре 14 двиг теля Стирлинга 2 и интенсифицируется о лаждение теплообменников 10 и 11, В и отивном случае, для сброса давления в цилиндре 14 служит управляемый клап ан 23.

Теплообменники 10 и 11 исполнены и подключены так, что рабочее тело из регенератора 13 направляется по магистрали 12

al каналы верхней части цилиндра дизеля 1, а далее поступает в каналы головки цилинра того же дизеля 1. Нагретый газ по магис рали 12 поступает в цилиндр 14 двигателя (тирлинга 2 и, расширяясь, совершает раоту. Поскольку температура рабочего тела р вигателя Стирлинга не превышает температуры отработавших газов дизеля каналы в верхней части цилиндра и головки дизеля с беспечивает отвод тепла продуктов cropaHw и охлаждения этих элементов до задан5

35 ной допустимой температуры, На фиг.3 представлен термодинамический цикл в предлагаемой установке. а — б — процесс сжатия воздуха в компрессоре 7 низкого давления; б-в — процесс сжатия воздуха в компрессоре 8 высокого давления; в — r — нагрев воздуха в рекуперативном теплообменнике 6; r — д — процесс сжатия в дизеле; д-э— подвод тепла (сгорание); з — ж — подвод тепла в начале процесса расширения (T = const); ж — е — расширение продуктов сгорания в цилиндре дизеля 1 с передачей тепла Qc> рабочему телу двигателя Стирлинга 2; е-и— потери из-за сопротивления в выпускной системе; и — к — передача тепла Q

Стирлинга 2; к — л — процесс расширения отработавших газов в турбине 4 высокого давления; л-м — охлаждение отработавших газов в регенеративном теплообменнике 6; м — н — процесс расширения в турбине 5 низкого давления, Заштрихованная площадь под кривой ж-е соответствует величине тепла Q < передаваемой от высокотемпературных частей цилиндра и головки дизеля 1 рабочему телу двигателя Стирлинга 2, а площадь под кривой и — к соответствует величине тепла Qcz, передаваемой от отработавших газов дизеля нагревателю 9 двигателя Стирлинга 2. Использование тепла продуктов сгорания дизеля для дополнительного подогрева рабочего тела двигателя

Стирлинга позволяет повышать экономичность установки.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая ди-. зель, снабженный цилиндрами, их головками и двухступенчатой системой турбонаддува, и двигатель Стирлинга, снабженный магистралью циркуляции рабочего тела между "холодной и "горячей" полостями через охладитель, регенератор и нагреватель, причем нагреватель двигателя Стирлинга расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля, отличающаяся .ем, что, с целью повышения экономично; сти, каждый цилиндр дизеля выполнен составным в виде верхней и нижней частей, отделенных друг от друга теплоизолирующей прокладкой, верхняя часть каждого цилиндра и его головка выполнены с каналами для циркуляции теплоносителя и эти каналы . включены в магистраль циркуляции рабоче

ro тела двигателя Стирлинга на участке между регенератором и нагревателем.

1617172

Воздух

Щ81

0адухиз ксмпресеора

18

17

1617172

Составитель М.Файн

Техред M. Моргентал

Корректор М.Самборская

Редактор И.Сегляник

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4106 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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