УТИЛИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F01K23/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к теплотехнике, и может быть использовано в энергетических установках наземных транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Известна утилизационная установка двигателя внутреннего сгорания, содержащая сообщенный с выхлопным трактом двигателя утилизационный котел, включенный в паротурбинный контур водяного пара с конденсатором и насосом.

Недостатком этой утилизационной установки являются низкие ее мощность и экономичность, обусловленные тем, что утилизируется только теплота отработавших газов двигателя, а низкопотенциальная теплота жидкостей, охлаждающих двигатель, не используется.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является утилизационная установка двигателя внутреннего сгорания, содержащая паротурбинный контур с конденсатором и утилизационным котлом, связанный с выхлопным патрубком двигателя, теплообменниками масла и охлаждающей жидкости.

Недостатком этой утилизационной установки является невозможность использования ее в наземных транспортных средствах, у которых отводимая от двигателя теплота рассеивается атмосферным воздухом, при этом в летнее время температура воздуха на выходе из радиатора близка к температуре жидкостей, охлаждающих двигатель.

Задачей изобретения является создание утилизационной установки для двигателей наземных транспортных средств, которая утилизирует не только теплоту отработавших газов двигателя, но и теплоту жидкостей, охлаждающих двигатель.

Указанная задача решается в утилизационной установке, содержащей паротурбинный контур с конденсатором и утилизационным котлом, связанный с выхлопным патрубком двигателя, теплообменниками масла и охлаждающей жидкости и снабженной абсорбционной холодильной машиной с испарителем и генератором пара холодильного агента, причем теплообменники масла и охлаждающей жидкости соединены с генератором пара холодильного агента, а конденсатор подключен к испарителю холодильного агента.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в использовании низкопотенциальной теплоты охлаждающих жидкостей, что достигается введением в установку абсорбционной холодильной машины.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемой установки.

Утилизационная установка двигателя внутреннего сгорания 1 с теплообменниками масла 2 и охлаждающей жидкости 3 содержит утилизационный котел 4, сообщенный с выхлопным патрубком двигателя 1, а в случае наличия системы турбонаддува с выхлопом ее газовой турбины. Утилизационный котел 4 включен в паротурбинный контур рабочего (например, водяного) пара, в котором последовательно соединены турбина 5, конденсатор 6 и насос 7.

Установка снабжена абсорбционной холодильной машиной 8, в которой соединены последовательно испаритель 9 холодильного агента, абсорбер 10, генератор 11 пара холодильного агента и конденсатор 12. Между абсорбером 10 и генератором 11 пара холодильного агента установлены насос 13 и дроссель 14, а между конденсатором 12 и испарителем 9 дроссель 15. С испарителем 9 связан конденсатор 6 паротурбинного контура рабочего пара. Генератор 11 пара холодильного агента по нагревающей среде включен в замкнутый контур теплоносителя с насосом 16 и теплообменником 17, который соединен с теплообменниками масла 2 и охлаждающей жидкости 3.

Теплообменники 2 и 3 связаны с паротурбинным контуром через теплообменник 17 и испаритель 9 холодильного агента.

Абсорбер 10 и конденсатор 12 холодильной машины 8 по охлаждающей среде включены в замкнутые контуры с радиаторами 18 и 20 и насосами 19 и 21 соответственно.

Установка работает следующим образом.

Отработавшие газы двигателя 1 подают в утилизационный котел 4, в котором происходит процесс образования рабочего пара, после чего газы выбрасывают в атмосферу. Пар из утилизационного котла 4 направляют в паровую турбину 5, соединенную с электрогенератором, вырабатывающим электроэнергию, направляемую потребителю. Отработавший в турбине 5 пар поступает в конденсатор 6, где отдает тепло холодильному агенту, например жидкому аммиаку, абсорбционной холодильной машины 8. В испарителе 9 холодильный агент, отнимая тепло от рабочего пара, кипит при постоянном давлении, сохраняя неизменной свою температуру. Образующийся пар отводят в абсорбер 10, где он поглощается абсорбентом, например водой. Поглощение паров холодильного агента (аммиака) бедным жидким раствором сопровождается повышением его температуры (реакция экзотермическая) и снижением поглотительной способности. Для поддержания поглотительной способности раствора в абсорбер 10 постоянно добавляют чистый абсорбент из генератора 11 пара через дроссель 14. Раствор в абсорбере 10 охлаждают водой, протекающей по замкнутому контуру с радиатором 18 и насосом 19.

Образующийся в абсорбере 10 концентрированный раствор насосом 13 подают в генератор 11 пара, к которому подводят тепло от теплоносителя, протекающего по замкнутому контуру с теплообменником 17 и насосом 16, отводящего тепло от охлаждающих двигатель жидкостей в теплообменниках 2 и 3. В генераторе 11 пара происходит выпаривание холодильного агента из концентрированного раствора. После выпаривания агента обедненный раствор через дроссель 14 сбрасывают в абсорбер 10. Образовавшийся в генераторе 11 пар холодильного агента (аммиака) направляют в конденсатор 12 и конденсируют его, отводя тепло водой, протекающей по замкнутому контуру с радиатором 20 и насосом 21. Конденсат холодильного агента (аммиака) после конденсатора 12 проходит через дроссель 15, где он понижает давление и температуру. Образовавшаяся парожидкостная смесь поступает в испаритель 9.

Сущность изобретения: в установку включена абсорбционная холодильная машина 8 с испарителем 9 и генератором 11 пара холодильного агента. Теплообменники масла 2 и охлаждающей жидкости 3 подключены к генератору 11 пара холодильного агента. 1 ил.

УТИЛИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая паротурбинный контур с конденсатором и утилизационным котлом, связанный с выхлопным патрубком двигателя, теплообменниками масла и охлаждающей жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена абсорбционной холодильной машиной с испарителем и генератором пара холодильного агента, причем теплообменники масла и охлаждающей жидкости соединены с генератором пара холодильного агента, а конденсатор подлючен к испарителю холодильного агента.