СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ Российский патент 1997 года по МПК F02B47/10 F02B75/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по замкнутому циклу (ЗЦ).

Повышение эффективности в предлагаемом способе по сравнению с прототипом достигается тем, что часть отработанной смеси подвергают очистке путем контакта с жидким углеводородным топливом, причем образование Н₂ и СО вследствие такой очистки происходит за счет поглощения теплоты, выделяющейся при очистке смеси путем контакта со щелочно-земельным металлом. Таким образом, очистку отработанной смеси от продуктов сгорания с образованием H₂ и СО производят путем одновременного осуществления 2-х термохимических процессов: экзотермического процесса взаимодействия со щелочно-земельном металлом согласно реакции (1) и эндотермического процесса взаимодействия с жидким углеводородным топливом согласно реакции (2).

где Q₁; Q₂ тепловые эффекты реакций.

Причем, осуществление эндотермической химической реакции (2) конверсии топлива в собственных продуктах сгорания происходит за счет теплоты Q₁, выделившейся в результате экзотермической реакции (1), таким образом, температура ИГС после такой комплексной очистки существенно снизится, что позволяет исключить ее дополнительное охлаждение перед подачей в ДВС, а также при применении такой комплексной очистки уменьшится расход щелочного металла.

Отличительными (новыми) признаками предлагаемого изобретения по отношению к прототипу являются операция очистки отработанной смеси путем контакта с жидким углеродным топливом, а также одновременность осуществления операций очистки путем контакта со щелочно-земельным металлом и очистки путем контакта с жидким углеводородным топливом с поглощением выделившейся теплоты.

Методы очистки отработанной газовой смеси путем контакта с жидким углеводородным топливом достаточно известны.

Однако повышение эффективности предлагаемого способа работы ДВС по ЗЦ по отношению к прототипу осуществляется за счет организации очистки отработанной смеси путем контакта со щелочно-земельным металлом и одновременно за счет организации очистки путем контакта с жидким углеводородным топливом с поглощением выделяющейся при первой очистке теплоты для осуществления второй очистки.

Предлагаемый способ может быть реализован в установке, схематично представленной на чертеже и включающей в себя ДВС 1 со впускной 2 и выпускной 3 системами, реактор-регенератор отработавших газов (ОГ) ДВС 4, соединенный газовым контуром с одной стороны с ДВС 1, а с другой через топливный теплообменник 5 со смесителем 6, и топливным контуром через теплообменник с топливоподкачивающим насосом 7, который осуществляет подачу топлива в ДВС из бака 8. Кроме того, реактор-регенератор 4 связан с емкостью запаса щелочно-земельного металла 8' и емкостью-накопителем твердой фазы 9, а смеситель 6 связан с емкостью запаса окислителя (О₂) 10. Установка оборудована запорно-регулировочной арматурой 11-17.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе ДВС 1 по замкнутому циклу запорные органы 11, 12 закрыты. ОГ ДВС через открытый запорный орган 14 поступают в реактор-регенератор 4, куда также поступают твердый щелочно-земельный металл из емкости 8' и подогретое в теплообменнике 5 жидкое топливо, которое через открытый запорный орган 17 подается топливоподкачивающим насосом 7. В реакторе-регенераторе 4 происходят химические реакции (1, 2) с образованием газовой смеси Н₂ и СО и удалением твердой фазы в накопитель 9. Вследствие использования теплоты экзотермической реакции (1) для осуществления эндотермической реакции (2) газовая смесь Н₂ и СО на выходе из реактора-регенератора 4 имеет температуру 300-400^oC. Далее газовая смесь поступает в теплообменник 5, где ее температура снижается до 20-30^oC за счет нагревания жидкого топлива. Дополнительный нагрев топлива до температуры 100-130^oC способствует интенсификации реакции (2). H₂ и СО поступают в смеситель 6, где смешиваются с поступающим из емкости 10 через открытый запорный орган 15, окислителем и образуют ИГС (O₂, H₂, CO), которая через открытый запорный орган 13 подается в ДВС, куда также поступает и жидкое углеводородное топливо.

Таким образом, предлагаемый способ работы ДВС по ЗЦ за счет очистки отработанной смеси от продуктов сгорания путем контакта с жидким углеводородным топливом, осуществляемого одновременно с контактом со щелочно-земельным металлом, позволяет улучшить эффективность работы по ЗЦ путем утилизации теплоты ОГ, теплоты экзотермических реакций очистки ОГ и сокращения расхода щелочно-земельного металла.

Использование: в машиностроении, в частности в двигателестроении, в способах работы двигателей внутреннего сгорания по замкнутому циклу. Сущность изобретения: способ работы позволяет повысить эффективность работы за счет одновременной очистки отработанной смеси от продуктов сгорания путем контакта со щелочно-земельным металлом и жидким углеводородным топливом с поглощением выделяющейся теплоты. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки отработанной смеси путем утилизации теплоты оперативных газов, теплоты экзотермических реакций и сокращения расхода щелочно-земельного металла. 1 ил.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания по замкнутому циклу путем подачи искусственной газовой смеси, состоящей из окислителя (O₂), а также H₂ и CO, являющихся топливом и наполнителем, и жидкого углеводородного топлива и в цилиндры двигателя, сжигания жидкого топлива и горючих компонентов искусственной газовой смеси с преобразованием энергии смеси продуктов сгорания и наполнителя в полезную работу, очистки отработанной смеси от продуктов сгорания путем контакта со щелочно-земельным металлом с образованием H₂ и CO и смешения с окислителем, отличающийся тем, что одновременно с очисткой смеси путем контакта со щелочно-земельным металлом осуществляют очистку смеси путем контакта с жидким углеводородным топливом с поглощением теплоты, выделяющейся при контакте продуктов сгорания со щелочно-земельным металлом.