Устройство для очистки продуктов сгорания от твердых частиц, влаги и токсичных газов комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом

Устройство для очистки продуктов сгорания от твердых частиц, влаги и токсичных газов комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для отделения водяных паров и твердых частиц от продуктов сгорания, очистки отработавших газов от вредных выбросов, а также уменьшения шума двигателя.

Известно применение в промышленности контактно-сепарационного элемента (Газовая промышленность. 1985. №6. С.14-15), содержащего осевой завихритель, цилиндр завихрителя с отверстиями для распыливания жидкости, сепаратор-отбойник, диафрагму и емкость для отсепарированной жидкости с погруженными в нее цилиндрами выше распыливающих отверстий. Пар поступает в цилиндр, завихряется там завихрителем, при этом через распылители в цилиндре поступает жидкость, которая распыливается под действием закрученного потока. В результате контактного теплообмена между каплями жидкости и паром происходит снижение температуры пара и его конденсация. Сохранившиеся капли и образовавшиеся вновь в результате конденсации пара движутся под действием центробежных сил к стенкам сепараторов-отбойников и там оседают на их поверхности, а затем стекают по ним в емкость для отсепарированной жидкости. Из этой емкости жидкость вновь поступает в распылители цилиндра под действием гидростатического давления.

Недостатками применяемого контактно-сепарационного элемента являются необходимость его установки в вертикальном положении для капель диаметром 5-10 мкм и меньше, а также невысокая скорость движения двухфазного потока на входе в сепаратор.

Наиболее близким к заявленному устройству для очистки продуктов сгорания от твердых частиц, влаги и токсичных газов комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом является способ выделения влаги и твердых частиц из продуктов сгорания и устройство для его реализации в поршневом двигателе внутреннего сгорания (патент RU 2227833, Кл. F01N 3/04). Это устройство совмещено с выпускным газопроводом, содержит сажеотделитель с осевым завихрителем, первый охладитель с осевым завихрителем, распылителем(ями) воды и поверхностным теплообменником, первый сепаратор с осевым или шнековым завихрителем. За этим сепаратором установлен турбодетандер, который соединен с компрессором, подающим воздух во впускной коллектор. К отводящему газопроводу этого турбодетандера подключен второй сепаратор с осевым или шнековым завихрителем. Этот сепаратор соединен со вторым охладителем, содержащим поверхностный теплообменник. При этом сажеотделитель связан газопроводом с одним из патрубков впускного коллектора, первый охладитель и сепаратор связаны с аккумулятором горячей воды водопроводами, вторые сепаратор и охладитель соединены с аккумулятором холодной воды тоже водопроводами. Применение нагнетателя за выпускным коллектором и перед первыми охладителем и сепаратором увеличивает абсорбцию вредных выбросов, повышает температуру конденсации водяных паров, снижает скорость движения газов в выпускном газопроводе и уменьшает размеры теплообменных аппаратов. Расположение турбодетандера между первыми охладителем и сепаратором и вторыми охладителем и сепаратором позволяет получить как горячую воду, так и холодную и накапливать их в разных емкостях. При этом для охлаждения продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров используется только холодная вода.

К недостаткам этого устройства относятся:

- сложная конструкция способа выделения влаги и твердых частиц из продуктов сгорания;

- конструкция не разработана для эффективного ее использования при работе двигателя на различных режимах;

- количество получаемой горячей воды будет преобладать над количеством выделяемой холодной воды из продуктов сгорания, причем охлаждение горячей воды не предусмотрено для компенсации убыли холодной воды.

Технический результат - создание устройства более компактного и легкого, способного работать эффективно и надежно в широком диапазоне нагрузок комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в известном устройстве способа выделения влаги и твердых частиц из продуктов сгорания, включающем в выпускном газопроводе за парогенератором и экономайзером охладитель, совмещенный с этим газопроводом, в начале которого располагается осевой завихритель, а в конце - диафрагма, между ними - распылитель за осевым завихрителем, при этом он сообщается через отверстия со сборной емкостью воды, а пространство между диафрагмой и осевым завихрителем образует резонансную камеру, за этим охладителем находится сепаратор, совмещенный с участком выпускного газопровода, в начале которого располагается осевой завихритель, а в конце диафрагма, при этом этот газопровод сообщается через отверстия со сборной емкостью воды, а пространство между диафрагмой и осевым завихрителем образует резонансную камеру, за этим сепаратором установлен турбодетандер, соединенный с компрессором для подачи воздуха во впускной коллектор, а за этим турбодетандером находится сепаратор-коагулятор со шнековым завихрителем между внутренним и наружным цилиндрами, а также слоеными пакетами из витых сеток, при этом эти цилиндры имеют патрубки для отвода газов, а их сборные емкости - для отвода воды, особенностью является то, что устройство содержит:

- расположенные один за другим подающий насос, фильтр, водовоздушный радиатор и водораспределительное устройство воды, соединенные между собой последовательно, а с охладителем, сепаратором и турбодетандером - параллельно водопроводами;

- распылитель(и) с распыливающим диффузором в расположенном вертикально газопроводе перед охладителем для распыливания воды, а также диффузор, подводящий продукты сгорания к осевому завихрителю вдоль оси этого охладителя, при этом размеры распылителя(ей) с распыливающим диффузором и этого завихрителя определяются такими, при приемлемых диаметре и длине охладителя, а также проходном сечении отверстия в диафрагме, большем проходного сечения выпускного газопровода, при которых количество распыливаемой воды становится наименьшим при охлаждении продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров и работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- охладитель с такими диаметром и длиной при приемлемых размерах распылителя(ей) с распыливающим диффузором и завихрителя, при которых количество сливаемого конденсата в сборную емкость получается наименьшим при охлаждении продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров и работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- охладитель, который имеет кроме диффузора для осевого подвода газов к завихрителю еще тангенциальный патрубок перед завихрителем для подачи отработанного пара и усиления завихрения двухфазного потока в его проточной части;

- охладитель, который имеет распылитель (форсунку) воды, установленный с его торца вдоль оси этого охладителя и впускной патрубок для подвода продуктов сгорания, расположенный к нему тангенциально в начале движения газов в этом охладителе, при этом размеры распылителя (форсунки), а также диаметр впускного патрубка определяются такими, при приемлемых размерах подающего насоса (давлении подачи), длине и диаметре этого охладителя, диаметре отверстия в диафрагме, большем диаметра выпускного газопровода, при которых расход воды на охлаждение продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров становится наименьшим при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- охладитель, диаметр и длина которого, а также диаметр его впускного патрубка определяются такими при приемлемых размерах распылителя (форсунки) и подающего насоса (давлении подачи), а также диаметре отверстия в диафрагме, большем диаметра выпускного газопровода, при которых количество стекающего конденсата в сборную емкость становится наименьшим при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор с отношением входной площади осевого завихрителя с лопатками к площади совмещенной части газопровода равным 0,8-0,9, отношением длины совмещенной части газопровода к его диаметру равным 3-4 и отношением площади проходного сечения диафрагмы к площади сечения совмещенной части газопровода, равным 0,7-0,8, при этом количество лопаток этого завихрителя определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги и работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор, имеющий в качестве закручивающего устройства в начале движения в нем газов тангенциальный патрубок, соединяющий последовательно охладитель и сепаратор, а также диафрагму, сборную емкость воды и отверстия в газопроводе для слива конденсата в эту емкость, причем размер этого патрубка, длина совмещенной части газопровода, а также диаметр отверстия в диафрагме для прохода газов определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги, а диаметр и количество отверстий в газопроводе - по количеству сливаемого через них конденсата при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор, установленный в вертикальном положении с нисходящим газожидкостным потоком, который имеет осевой завихритель с лопатками и проходным сечением равным 0,8-0,9 от проходного сечения совмещенной части газопровода, отбойный патрубок с проходным сечением равным 0,7-0,8 от проходного сечения совмещенной части газопровода, а также сборную емкость воды, соединенную отверстиями в газопроводе с проточной частью сепаратора, при этом длина совмещенной части газопровода и количество лопаток определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги, а диаметр и количество отверстий в газопроводе - по количеству сливаемого через них конденсата при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор, установленный в вертикальном положении с нисходящим газожидкостным потоком, который укомплектован самовращающимся завихрителем с лопатками, отбойным патрубком с проходным сечением больше проходного сечения выпускного газопровода, а также сборной емкостью воды для слива конденсата, при этом проходное сечение отверстий в совмещенной части выпускного газопровода достаточно для слива образующегося конденсата, ротор (центральное тело) завихрителя установлен консольно в торцовой стенке этого газопровода на радиально-упорном подшипнике и с зазором не более 0,5 мм между совмещенной частью выпускного газопровода и лопатками, продукты сгорания подведены к лопаткам завихрителя вдоль оси по диффузору, количество лопаток в завихрителе, длина и диаметр проточной части сепаратора определяются по стабильному наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- вращающийся ротор (центральное тело) с установленными на нем лопатками, который соединен через механическую передачу с электродвигателем, угловая скорость вращения которого определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор, подключенный к охладителю через расположенный к нему тангенциально впускной патрубок, при этом проходное сечение этого патрубка определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор, подключенный к охладителю через расположенный к нему тангенциально впускной патрубок, а вращающийся ротор (центральное тело) с установленными на нем лопатками, соединен через механическую передачу с электродвигателем, при этом угловая скорость вращения ротора и диаметр впускного патрубка определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме;

- сепаратор с проходным сечением на его входе, в котором средняя осевая скорость движения двухфазного потока не превышает 25 м/с при работе двигателя на номинальном режиме, причем проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора за турбодетандером определяется при средней фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньше 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе количества стекающего конденсата из охладителя, сепаратора, турбодетандера и сепаратора-коагулятора;

- сепаратор с нисходящим двухфазным потоком и самовращающимся осевым завихрителем с лопатками, а также таким проходным сечением на его входе, при котором средняя осевая скорость газожидкостного потока не превышает 120 м/с при работе двигателя на номинальном режиме, причем проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора за турбодетандером определяется при такой средней фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньше 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе количества стекающего конденсата из охладителя, сепаратора, турбодетандера и сепаратора-коагулятора;

- сепаратор с нисходящим двухфазным потоком и приводным осевым завихрителем с лопатками, а также таким проходным сечением на его входе, при котором средняя осевая скорость газожидкостного потока не превышает 120 м/с при работе двигателя на номинальном режиме, при этом проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора за турбодетандером определяется при такой фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньшей 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе количества стекающего конденсата из охладителя, сепаратора, турбодетандера и сепаратора-коагулятора;

- турбодетандер, который располагается за охладителем, а за ним находится фильтр-коагулятор, соединенный впускным патрубком с этим турбодетандером, а выпускным - с атмосферой и совмещенный с четырехугольным выпускным газопроводом, который содержит распределительный и приемный коллекторы с подводящими и отводящими патрубками соответственно, эти коллекторы соединены между собой секциями, которые отделены один от другого глухими стенками, в этих секциях устанавливаются вертикально и плотно к верхней и боковым стенкам этого газопровода пакеты из витых сеток, упирающихся внизу в желоба для сбора конденсата, благодаря чему продукты сгорания проходят через проходные сечения этих пакетов из распределительного коллектора в приемный, причем эти желоба соединены со сборной емкостью воды сливными водопроводами, проложенными через распределительный коллектор и нижнюю стенку четырехугольного выпускного газопровода;

- подводящие и отводящие патрубки распределительного и приемного коллекторов, которые так распределяются по секциям, соединяющим эти коллекторы, что средняя скорость движения газожидкостного потока относительно пакетов витых сеток в каждой секции не превышает 8 м/с при работе двигателя на номинальном режиме;

- подводящие и отводящие патрубки распределительного и приемного коллекторов, которые распределяются равномерно в нижней и верхней стенках четырехугольного газопровода в каждой секции для равномерного распределения скорости газожидкостного потока по фронтальной поверхности сеток, близкой к средней скорости, не превышающей 8 м/с, при работе двигателя на номинальном режиме, при этом расстояния между пакетами витых сеток и глухими стенками, а также диаметр, длина и количество этих патрубков определяются по наибольшему количеству стекающего конденсата в сборную емкость этого фильтра-коагулятора;

- распределительный и приемный коллекторы, которые соединяются между собой подводящими и отводящими перфорированными отверстиями в верхней и нижней стенках четырехугольного выпускного газопровода каждой секции, при этом диаметр и количество этих отверстий в каждой секции определяются по одинаковой фронтальной средней скорости газожидкостного потока относительно пакетов витых сеток, не превышающей 8 м/с при работе двигателя на номинальном режиме;

- слоеные пакеты, в которых размеры между сетками, количество сеток в одном пакете, диаметр проволоки (нитки) и размеры ячеек определяются по наибольшему количеству стекающего конденсата в сборную емкость воды при фронтальной средней скорости газожидкостного потока, не превышающей 8 м/с на номинальном режиме работы двигателя;

- газопровод, соединяющий сборную емкость воды с приемным коллектором для отвода газов, проходящих из секций по сливным водопроводам в эту емкость;

- слоеные пакеты из витых сеток, которые вставляются в четырехугольный выпускной газопровод, а при повышении давления газожидкостного потока перед фильтром-коагулятором выше допустимого значения при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме они снимаются для их очистки струей горячей воды или пара;

- турбодетандер, оснащенный сопловым направляющим аппаратом с регулируемым проходным сечением, который изменяет температуру конденсации водяных паров в охладителе путем регулирования там давления изменением своего проходного сечения в зависимости от колебания температуры наружного воздуха в диапазоне от -40°С до +40°С;

- сепаратор после охладителя с осевым завихрителем или самовращающимся осевым завихрителем, или приводным вращающимся осевым завихрителем, соединенный с впускным патрубком турбодетандера газопроводом, к выпускному патрубку этого турбодетандера подключен фильтр-коагулятор, выпускной патрубок которого соединен с атмосферой, при этом основные размеры этого сепаратора определяются для номинального режима работы двигателя, а для остальных режимов его работы, при которых количество распыливаемой воды в охладителе становится больше отделенной влаги в аппаратах, основные размеры фильтра-коагулятора по приемлемому снижению в нем давления на основном эксплуатационном режиме работы двигателя;

- фильтр-коагулятор, который располагается за охладителем, а за ним находится турбодетандер, соединенный впускным патрубком с фильтром-коагулятором, а выпускным - с атмосферой;

- водовоздушный радиатор, оснащенный вентилятором с регулируемой частотой вращения в зависимости от температуры охлажденной воды в водораспределительном устройстве и наружного воздуха, который соединен электросвязями с датчиками температуры воды в этом водораспределительном устройстве и наружного воздуха, а также датчиком частоты вращения вентилятора через логическое устройство;

- водораспределительное устройство, соединенное водопроводом с водяным распределительным насосом, который связан водопроводами с распылителями охладителя и впускного патрубка компрессора (впускного коллектора), а также питательным насосом, соединенным последовательно трубопроводами с теплообменником для подогрева питательной воды теплотой отработавшего масла и парогенератором, при этом для регулирования количества распыливаемой воды в охладителе установлен регулятор расхода на водопроводе, подводящем воду в его распылитель(и), который связан электросвязями через логическое устройство с датчиками температуры наружного воздуха и конденсата в этом охладителе, для регулирования количества распыливаемой воды во впускном патрубке компрессора (впускном коллекторе) установлен регулятор расхода на водопроводе, подводящем воду в его распылитель, который связан электросвязями через логическое устройство с датчиками давления и температуры горючей смеси во впускном коллекторе, а также частоты вращения коленчатого вала, для регулирования количества воды, подаваемой питательным насосом, установлен регулятор расхода на водопроводе, подводящем воду в парогенератор, который связан электросвязями через логическое устройство с датчиками температуры и давления пара на выходе из парогенератора;

- водораспределительное устройство холодной воды, которое связано с емкостью для содержания водного раствора аммиака трубопроводом, на котором установлен насос и регулятор расхода, соединенный электросвязью через логическое устройство с датчиками pH раствора холодной воды, забираемой из этого водораспределительного устройства распределительным насосом;

- водораспределительное устройство холодной воды, оснащенное паровоздушным клапаном, который открывается при повышении и понижении давления в этом устройстве относительно атмосферного, кроме этого оно содержит регулятор уровня воды, связанный с датчиком уровня через логическое устройство;

- водораспределительное устройство холодной воды, оснащенное сливным устройством, которое связано с датчиком температуры этой воды через логическое устройство;

- устройство автоматического пуска двигателя при снижении температуры воды за водовоздушным радиатором до температуры замерзания, которое связано с логическим устройством и датчиком температуры воды на выходе из этого радиатора через логическое устройство, причем это логическое устройство соединено еще с автоматическим устройством остановки двигателя после нагрева воды за водовоздушным радиатором до температуры конденсации водяных паров в охладителе при наибольшем проходном сечении направляющего соплового аппарата турбодетандера.

На фиг.1 показано устройство для очистки продуктов сгорания от твердых частиц, влаги и токсичных газов комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом. На фиг.2 изображено устройство охладителя с распылителем в распыливающем диффузоре и диффузором, подводящим продукты сгорания к завихрителю. На фиг.3 представлено устройство охладителя с распыливанием воды вдоль его оси и тангенциальным подводом в него продуктов сгорания. На фиг.4 показано устройство сепаратора с тангенциальным и осевым к нему подводом двухфазного потока. На фиг.5 изображено устройство сепаратора с нисходящим газожидкостным потоком и самовращающимся осевым завихрителем с лопатками. На фиг.6 представлено устройство сепаратора с нисходящим газожидкостным потоком и приводным осевым завихрителем с лопатками. На фиг.8 показано устройство и принцип действия фильтра-коагулятора. На фиг.7, 9 и 10 изображены варианты расположения фильтра-коагулятора в системе очистки и выпуска продуктов сгорания.

Устройство для очистки продуктов сгорания от твердых частиц, влаги и токсичных газов комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом содержит в выпускном газопроводе 1 за парогенератором или экономайзером охладитель 2 (фиг.1), совмещенный с этим газопроводом, в начале которого располагается осевой завихритель 3, а в конце - диафрагма 4, между ними - распылитель 5 за осевым завихрителем 3. Пространство между диафрагмой и осевым завихрителем образует камеру 6, которая сообщается через отверстия 7 в этом газопроводе со сборной емкостью воды 8. За этим охладителем находится сепаратор 9, совмещенный с участком выпускного газопровода 1, в начале которого располагается осевой завихритель 10, а в конце - диафрагма 11. Пространство между диафрагмой и осевым завихрителем образует камеру 12, которая сообщается через отверстия 13 со сборной емкостью воды 14. За этим сепаратором установлен турбодетандер 15, соединенный с компрессором 16 для подачи воздуха во впускной коллектор 17. За этим турбодетандером располагается сепаратор-коагулятор 18 со шнековым завихрителем 19, между внутренним 20 и наружным 21 цилиндрами, а также слоеными пакетами из витых сеток 22. Эти цилиндры имеют патрубки 23 и 24 для отвода газов, а также патрубки 25 и 26 для отвода воды. Подающий насос 27, фильтр 28, водовоздушный радиатор 29, водораспределительное устройство 30 располагаются один за другим и соединяются между собой последовательно водопроводами 31, 32 и 33, а с охладителем 2, турбодетандером 15 и сепаратором 9 - параллельно водопроводом 34.

Для охлаждения продуктов сгорания предлагается более простая конструкция охладителя 35 (фиг.2), которая содержит распылитель 36 с диффузором 37, расположенные в вертикальном газопроводе 38, а также диффузор 39, который подводит продукты сгорания к осевому завихрителю 40. Этот охладитель еще оснащен диафрагмой 41 и сборной емкостью воды 42. Размеры распылителя 36,

диффузора 37 и завихрителя 40 определяются такими значениями, при приемлемых диаметре d_ох и длине l_ох охладителя, а также проходном сечении отверстия в диафрагме , большем проходного сечения выпускного газопровода , при которых количество распыливаемой воды становится наименьшим при охлаждении продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров и работы двигателя на основном эксплуатационном режиме. При известных размерах распылителя с диффузором и завихрителя, а также f_д.ох размеры охладителя d_ox и l_ох определяются по наименьшему количеству конденсата, сливаемого в сборную емкость при охлаждении продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров и работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. Охладитель 35 может быть укомплектован тангенциальным патрубком 43 перед завихрителем для подачи через него отработавшего пара и усиления завихрения двухфазного потока в его проточной части. В горизонтально расположенном охладителе 35 (фиг.3) распылитель (форсунка) 44 устанавливается с его торца для более равномерного распределения капель воды по его проточной части 45, а впускной патрубок 43 - тангенциально для завихрения продуктов сгорания и перемешивания их с каплями воды. В этом случае размеры распылителя (форсунки) 44, а также диаметр впускного патрубка d_вп.п определяются такими значениями, при приемлемых размерах подающего насоса (давлении подачи), длине l_ох и диаметре d_ox охладителя, диаметре d_д.ох отверстия в диафрагме 41, при которых расход воды на охлаждение продуктов сгорания до температуры конденсации водяных паров становится наименьшим при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. Диаметр d_ох и длину l_ох охладителя, а также диаметр d_вп.п впускного патрубка 43 можно определить по наименьшему количеству конденсата, стекающего в сборную емкость 46 при приемлемых размерах распылителя 44 и подающего насоса (давлении подачи), а также диаметре d_д.ох отверстия в диафрагме 41, большем диаметра d_в.г выпускного газопровода.

Для отделения влаги и твердых частиц из газожидкостного потока имеется сепаратор 47 (фиг.4) с отношением входной площади осевого завихрителя с лопатками 48 к площади совмещенной части газопровода равным 0,8÷0,9, отношением длины совмещенной части газопровода l_с к его диаметру d_c равным 3÷4 и отношением площади проходного сечения диафрагмы к площади сечения совмещенной части газопровода равным 0,7÷0,8, при этом количество лопаток этого завихрителя определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги и работе двигателя на основном эксплуатационном режиме (Р.К.Диаров, А.А.Овчинников и Н.А.Николаев. Устройства для сепарации и равномерного распределения многофазных потоков по технологическим аппаратам подготовки нефти. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1980). В этом сепараторе 47 вместо осевого завихрителя с лопатками 48 может быть применен более простой по конструкции тангенциальный патрубок 49 для закручивания газожидкостного потока, соединяющий последовательно охладитель 35 и сепаратор 47. Он также содержит диафрагму 50, сборную емкость воды 51 и отверстия в газопроводе 52 для слива конденсата в эту емкость. Диаметр этого патрубка d_вп.п, длина совмещенной части газопровода l_с, а также диаметр отверстия в диафрагме d_д.с определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги, а диаметр и количество отверстий 52 в газопроводе по количеству сливаемого через них конденсата при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. Для увеличения производительности сепаратора, а также увеличения допустимой средней осевой скорости движения газожидкостного потока в его проточной части более 25 м/с, этот сепаратор устанавливается в вертикальном положении с нисходящим двухфазным потоком и оснащается осевым завихрителем с лопатками 53 и проходным сечением равным 0,8÷0,9 от проходного сечения совмещенной части газопровода , отбойным патрубком 54 с проходным сечением равным 0,7÷0,8 от проходного сечения совмещенной части газопровода , а также сборной емкостью воды 55, соединенную отверстиями 56 в газопроводе с проточной частью сепаратора 57. При этом длина совмещенной части газопровода l_с и количество лопаток определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги, а диаметр d_сл и количество i_сл отверстий в газопроводе по количеству сливаемого через них конденсата при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. Для увеличения средней скорости движения газожидкостного потока на входе в сепаратор до 120 м/с устанавливается в него вместо неподвижного осевого завихрителя (фиг.5) самовращающийся завихритель с лопатками 53 (Энергетические установки высокоскоростных судов: В 3 ч. Ч3. Учебное пособие. / В.Л.Химич, Ю.П.Чернигин. // Нижегород. гос.техн. ун-т. - Нижний Новгород, 2005). Он комплектуется отбойным патрубком 54 с проходным сечением 0,785d_п.от, большем проходного сечения выпускного газопровода 0,785d_в.г, а также сборной емкостью воды 55 для слива конденсата. Диаметр отверстий d_сл и их количество в совмещенной части выпускного газопровода делается достаточным для слива конденсата. Ротор этого завихрителя 58 устанавливается консольно в торцовой стенке 59 этого газопровода на радиально-упорном подшипнике 60 и с зазором не более 0,5 мм между совмещенной частью выпускного газопровода и лопатками, при этом продукты сгорания подводятся к лопаткам завихрителя вдоль оси по диффузору 61. Длина l_с и диаметр d_c проточной части сепаратора определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. Для уменьшения давления в выпускном газопроводе с целью повышения мощности двигателя вместо самовращающегося осевого завихрителя с лопатками устанавливается в сепаратор 47 (фиг.6) вращающийся завихритель 62 на радиально-упорном подшипнике 63 от электродвигателя 64 через механическую передачу 65. Угловая скорость вращения этого электродвигателя определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. При приводном завихрителе проще подводить продукты сгорания не через диффузор как на фиг.5, а через тангенциально расположенный патрубок 66 (фиг.6), в этом случае проходное сечение этого патрубка определяется по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме. При подводе продуктов сгорания через диффузор 61 (фиг.5), а отработавшего пара через тангенциальный патрубок 66 (фиг.6) угловая скорость вращения ротора завихрителя и диаметр впускного патрубка определяются по наибольшему количеству отделяемой влаги при работе двигателя на основном эксплуатационном режиме.

Для того чтобы обеспечить высокую эффективность очистки продуктов сгорания на всех эксплуатационных режимах проходное сечение невращающегося осевого завихрителя сепаратора 47 (фиг.4) выбирают таким, чтобы скорость движения в нем газожидкостного потока не превышала 25 м/с, причем проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора 18 (фиг.1) за турбодетандером 15 определяется при такой средней фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньшей 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе количества стекающего конденсата из охладителя 2, сепаратора 9, турбодетандера15 и сепаратора-коагулятора 18.

С целью обеспечения высокой эффективности очистки продуктов сгорания на всех эксплуатационных режимах в двигателях, форсированных по частоте вращения коленчатого вала, устанавливают сепаратор с нисходящим двухфазным потоком и самовращающимся осевым завихрителем с лопатками 53 (фиг.5), а также таким проходным сечением на входе, при котором средняя осевая скорость газожидкостного потока не превышает 120 м/с при работе двигателя на номинальном режиме, при этом проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора 18 (фиг.1) за турбодетандером 15 определяется при такой средней фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньшей 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе 2, количества стекающего конденсата из охладителя 2, сепаратора 9, турбодетандера 15 и сепаратора-коагулятора 18.

С целью обеспечения не только эффективной очистки продуктов сгорания, но и эффективной работы двигателя на всех эксплуатационных режимах, двигатели, имеющие высокие обороты коленчатого вала, оснащают сепаратором с нисходящим двухфазным потоком 47 (фиг.6) и приводным завихрителем с лопатками 62, а также таким проходным сечением на его входе, при котором средняя осевая скорость газожидкостного потока не превышает 100 м/с при работе двигателя на номинальном режиме, при этом проходное сечение слоеных пакетов из витых сеток сепаратора-коагулятора за турбодетандером определяется при такой средней фронтальной скорости движения продуктов сгорания относительно этих сеток меньшей 8 м/с, которая возникает при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и большем количестве распыливаемой воды в охладителе 2 (фиг.1) количества стекающего конденсата из охладителя 2, сепаратора 9, турбодетандера 18 и сепаратора-коагулятора 18.

Для уменьшения количества аппаратов, участвующих в отделении влаги и твердых частиц от продуктов сгорания, турбодетандер 15 устанавливают за охладителем 2 (фиг.7), а за этим турбодетандером располагают фильтр-коагулятор 67, который соединяют впускным патрубком 68 с этим турбодетандером, а выпускным патрубком 69 - с атмосферой. Фильтр-коагулятор 67 (фиг.8) совмещен с четырехугольным выпускным газопроводом и содержит распределительный 70 и приемный 71 коллекторы с подводящими 72 и отводящими 73 патрубками соответственно. Эти коллекторы соединены между собой секциями 74, которые отделены один от другого глухими стенками 75. В этих секциях устанавливаются вертикально и плотно к верхней 76, нижней 77 и боковым 78 стенкам этого газопровода пакеты 79 из витых сеток, упирающихся внизу в желоба 80 для сбора и слива конденсата, благодаря чему продукты сгорания проходят через проходные сечения этих пакетов из распределительного коллектора 70 в приемный 71. Эти желоба соединены со сборной емкостью воды 81 сливными водопроводами 82, проложенными через распределительный коллектор 70 и нижнюю стенку 77 четырехугольного выпускного газопровода. Количество подводящих 72 и отводящих 73 патрубков (их проходные сечения) распределительного и приемного коллекторов так распределяются по секциям, соединяющим эти коллекторы, что средняя скорость движения газожидкостного потока относительно пакетов витых сеток в каждой секции не превышает 8 м/с при работе двигателя на номинальном режиме. В каждой секции подводящие 72 и отводящие 73 патрубки (их проходные сечения) распределяются равномерно в нижней 77 и верхней 76 стенках четырехугольного газопровода для равномерного распределения скорости газожидкостного потока по фронтальной поверхности сеток близкой к средней скорости, не превышающей 8 м/с, при работе двигателя на номинальном режиме. Расстояния между пакетами витых сеток и глухими стенками, а также диаметр, длина и количество этих патрубков определяются по наибольшему количеству стекающего конденсата в сборную емкость этого фильтра-коагулятора. Для упрощения конструкции этого фильтра-коагулятора распределит