Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в транспортных и стационарных силовых установках на базе двигателей внутреннего сгорания с глубоким охлаждением наддувочного воздуха. Сущность изобретения: двигатель 1 внутреннего сгорания подключен выходом к газовой турбине 2, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной 2 воздушному компрессору 3 посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем парогенератором 9 замкнутого паросилового контура, работающего на низкокипящем рабочем теле и включающего турбину 12, конденсатора насос 11, и воздухоохладителями 4 и 5. Воздухоохладитель 5 подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором 6, конденсатором 7 и дроссельным вентилем 8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ . ПРИ ГКНТ СССР (21) 4784419/06 (22) 17,01.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Одесский институт низкотемпературной техникй и энергетики (72) А.Б.Баренбойм, В.Б.Ткач и И.В.Захарова (53) 621.43.068.9 (088.8) (56) Селиверстов В.M. Утилизация. тепла в судовых дизельных установках. Л.: Судостроение, 1973, с.169-170, рис. 78. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: в транспортных и стационарных силовых установках на базе двигателей внутреннего сгорания с глубоким (я) s Г 01 К 23/08, F 02 С 5/04 охлаждением наддувочного воздуха. Сущность изобретения: двигатель 1 внутреннего сгорания подключен выходом к газовой турбине 2, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной 2 воздушному компрессору 3 посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем парогенератором 9 замкнутого паросилового контура, работающего на низкокипящем рабочем теле и включающего турбину

12, конденсатора 10 и насос 11, и воздухоохладителями 4 и 5. Воздухоохладитель 5 подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором 6, конденсатором 7 и дроссельным вентилем 8. 1 ил.

1745991

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к силовым установкам на базе двигателей внутреннего сгорания с глубоким охлаждением наддувочного воздуха за счет утилизации вторичных энергоресурсов, и предназначено для использования в транспортных и стационарных силовых установках.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, парасиловую установку, включающую турбину, котел-утилизатор, установленный в канале отработавших газов двигателя, конденсатор и насос„а также холодильную парокомпресионную установку, включающую воздухоохладитель, расположенный во всасывающем воздушном канале двигателя, дроссельный вентиль, конденсатор и компрессор, размещенный на одном валу с паровой турбиной паросиловой установки, при этом в паросиловой и холодильной установках циркулирует одно и то же рабочее тело.

Известна также силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбоагрегат наддува воздуха, включающий газовую турбину. вход которой соединен с выходом отработавших газов двигателя, а выход — с теплообменниками сжатого и атмосферного воздуха, и воздушный компрессор, выход которого последовательно соединен с каналом, расположенным в зоне горячих деталей двигателя, воздухоохладителем и входом наддувочного воздуха в двигатель. Силовая установка содержит также холодильную парокомпрессионную установку, включающую компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и воздухоохладитель, подключенный воздушными каналами к контуру наддувочного воздухЭ, причем газовая турбина и воздушный компрессор размещены на одном валу с холодильным компрессором.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату. к предлагаемому является судовая силовая установка, выбранная в качестве прототипа, содер>кащая двигатель внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине,а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителями первой и второй ступеней, последний из которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросило вой контур с парогенератором, турбиной, размещенной на одном валу с компрессором холодильного контура, конденсатором и насосом, при этом парогенератор по t.реющей среде размещен в газопроводе за газовой турбиной.

Недостатком этой силовой установки, является подключение утилизационного парогенератора к отработавшим газам после газовой турбины, что увеличивает противодавление на выхлопе и, следовательно, снижает эффективную мощность двигателя.

Кроме того, в установке теплообменные поверхности и соединительные трубопроводы загрязняются отложениями, выделяющимися из выпускных газов при их охлаждении и имеющими повышенную коррозионную активность. Это снижает эффективность.и надежность установки.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности силовой установки путем утилизации тепла наддувочного воздуха.

В силовой установке, содержащей дви-. гатель внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителями первой и второй ступеней, последний из которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур с парогенератором, турбиной, размещенной на одном валу с компрессором холодильного контура, конденсатором и насосом,парогенератор по греющей среде устанавливают в воздухопроводе между воздушным компрессором и воздухоохладителем первой ступени.

На чертеже изображена схема предложенной силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель

1 внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине 2, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной 2 воздушному компрессору 3 посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воэдухоохладителями 4 и 5 первой и второй ступеней, Воздухоохлэдитель 5 второй ступени подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором 6, конденсатором 7 и дроссельным вентилем

8. Силовая установка включает также работающий на ниэкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур с парогенератором 9, конденсатором 10, насосом 11 и турбиной 12, размещенной на одном валу с

1745991

5 второй ступени — 278 К, температура конденсации в холодильном и паросиловом контурах — 308 К. Температура генерации пара в парогенераторе 9 —, 410 К. Рабочее

5 тело в холодильном и паросиловом контурах — P 11.

Применение предложенной силовой установки обеспечивает в сравнении с прототипом повышение экономичности за счет

10 отвода части теплоты охлаждаемого наддувочного воздуха в ларогенераторе и полезного использования этой теплоты для работы холодильной установки, осуществляющей последующее глубокое охлаж15 дение наддувочного воздуха.

Использование наддувочного воздуха в. качестве греющей среды в парогенераторе уменьшает противодавление на выхлопе двигателя и обеспечивает более

0 высокие значения коэффициента теплопередачи по сравнению с отработавшими газами, загрязняющими теалообменную Roверхность различными отложениями. Кроме того, наддувочный воздух обладает знэчи5 тельно меньшей коррозионной активностью, чем отработавшие газы двигателя, что повышает долговечность отдельных узлов и . силовой установки в целом. Ожидаемый эко-. номический эффект при внедрении одной

0 установки составляет 5530 руб./г.

Формула изобретен ия

Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине, а входом к раз5 мещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством . воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителями первой и второй ступени, последний из.

0 которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а .также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур

5 с парогенератором, турбиной, размещен. ной на одном валу с компрессором холодильного контура, и насосом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, парогенератор по греющей среде размещен в воздухопроводе между воздушным компрессором и воздухоохладителем первой ступени. компрессором 6 холодильного контура. Парогенератор 9 по греющей среде установлен в воздухопроводе между воздушным компрессором 3 и воэдухоохладителем 4 первой ступени.

Силовая установка работает следующим образом.

Отработавшие газы двигателя 1 подаются в газовую турбину 2, расположенную на одном валу с воздушным компрессором

3. Сжатый в последнем воздух сначала подается в парогенератор 9, в котором oí охлаждается низкокипящим рабочим телом, циркулирующим в паросиловом контуре, а затем последовательно — a воздухоохладитель 4 первой ступени, охлаждэемый окружающей средой, и в воэдухоохладитель 5 второй ступени, в котором ан охлаждается низкокипящим рабочим телом, циркулирующим в холодильном контуре. Охлажденный 2 до требуемой температуры воздух поступает нэ вход двигателя 1. В парогенераторе 9 за счет отведенного от воздуха тепла генерируются пары низкокипящего рэбочего тела, которые подаются в турбину 12. После 2 турбины 12 пары поступают в конденсатор 10, откуда конденсат насосом 11 возвращается в пэрогенерэтор 9. Компрессор

6 холодильного контура, расположенный на одном валу с турбиной 12 паросилово- 3 го контура, отсасывает пары низкокипящеге рабочего тела из воэдухоохладителя 5 второй ступени, сжимает их и подает в конденсатор 7, откуда жидкость после дросселирования в вентиле 8 поступает в 3 воздухоохладитель 5 второй ступени.

Пример. Рассматривается судовая энергетическая установка на базе длинноходного дизеля мощностью 10 тыс. кВт. При расходе наддувочного воздуха 23,8 кг/с 4 . температура его на входе в парогенератор

9 составляет 443 К, на выходе иэ него — 420

- К, температура наддувочного воздуха на входе в воздухоохлэдитель 5 второй ступени 308 К, на выходе из него 283 К.Давление 4 наддувочного воздуха нэ выходе иэ воздухного компрессора 3 — 0,33 МПэ. В воэдухоохладителе 4 первой ступени нэддувочный воздух охлаждается забортной водой до 308

К. Холодопроизводительность холодильной 50 установки составляет 600 кВт, температура кипения рабочего тела в воздухоохладителе