ЭНЕРГОХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С КРИОГЕННЫМ ТОПЛИВОМ Российский патент 2001 года по МПК F25B19/00 

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для получения механической или электрической энергии, а также холода в энергетических устройствах стационарных и транспортных автономных объектов.

Известна схема холодильной установки с вихревой трубой, включающей в себя источник газа с повышенным давлением (компрессор), вихревую трубу, магистраль теплового потока с дроссельным клапаном, магистраль холодного потока (Теоретические основы тепло- и хладотехники. Ч. 1. Техническая термодинамика. Уч. пособие под ред. проф. Э.И. Гуйго. Л. 1974. - стр. 265).

Известны технические решения по использованию сжиженного природного газа в качестве топлива автомобильного транспорта с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), включающие в себя двигатель и теплоизолированную емкость с криогенным жидким топливом. Однако данное техническое решение не предназначено для получения холода (Кершенбаум В.Я., Фальк В.Э. Горизонты транспортной техники. М., "Транспорт", 1988, - стр. 109).

Известна система комбинированного использования сжиженного газа в холодильной установке транспортного средства, предназначенная для одновременного привода транспортного средства и получения холода и включающая в себя емкость с сжиженным газом, двигатель внутреннего сгорания и линию подачи топлива с запорными и электромагнитными клапанами, осушителями, дроссельными устройствами, холодильной камерой с испарителем (Патент РФ N 2053434. Бюл. N 3 от 27.01.96, F 17 D 1/02). Однако многократное дросселирование не позволяет использовать энергию фазового перехода для получения дополнительной полезной энергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД энергохолодильной установки и возможности получения дополнительной полезной энергии.

Для достижения этого технического результата энергохолодильная установка с криогенным топливом, включающая в себя двигатель внутреннего сгорания, теплоизолированную емкость с криогенным топливом (например, сжиженным природным газом), линию подачи топлива с запорными и электромагнитными клапанами, дроссельным вентилем и холодильной камерой с испарителем, снабжена в линии подачи топлива криогенным погружным насосом и вихревой трубой, разделяющей линию подачи топлива на магистрали холодного и теплового потоков, причем магистраль холодного потока направлена в холодильную камеру, а магистраль теплового потока направлена в двигатель внутреннего сгорания и снабжена нагревателем, расширительной турбиной с потребителем мощности на одном валу и расширительной емкостью, при этом отработанные газы двигателя проходят через нагреватель.

Введение в состав энергохолодильной установки с криогенным топливом вихревой трубы с магистралями холодного и теплового потоков, первая из которых направлена в холодильную камеру, а вторая дополнительно снабжена нагревателем, турбиной с потребителем мощности, позволяет получить новое свойство, заключающееся в использовании низкотемпературного топлива сначала для охлаждения холодильной камеры, а после теплообмена с отработанными газами двигателя в качестве рабочего тела для расширительной турбины с получением дополнительной энергии.

На чертеже изображена энергохолодильная установка с криогенным топливом.

Энергохолодильная установка состоит из емкости с сжиженным газом 1, линии подачи топлива 2, включающей в себя погружной центробежный насос 3, дроссельный вентиль 4, холодильную камеру 5, вихревую трубу 6, магистраль холодного потока 7, магистраль теплового потока 8 с нагревателем 9, расширительной турбиной 10, расположенной на одном валу с потребителем мощности 11, и расширительной емкостью 12, двигателя внутреннего сгорания 13, магистрали отработанных газов 14, проходящих через нагреватель 9.

Энергохолодильная установка с криогенным топливом работает следующим образом.

Сжиженный природный газ из емкости 1 подается погружным центробежным насосом 3 по линии подачи топлива 2 через дроссельный вентиль 4 в холодильную камеру 5, охлаждает внутреннюю среду камеры 5 до нужной температуры, при этом сам нагревается и переходит в газообразное состояние с высоким давлением. Из камеры 5 газ высокого давления поступает в вихревую трубку 6, где разделяется на два потока: холодный и теплый. Холодный поток по линии 7 вновь поступает в камеру 5. Теплый поток по линии 8 проходит через нагреватель 9, где нагревается до высокой температуры с повышением давления за счет теплообмена с отработанными газами двигателя 13. После нагревателя 9 газ поступает в турбину 10, где, расширяясь, совершает дополнительную полезную работу, передаваемую потребителю мощности 11, а затем через расширительную емкость 12 поступает в двигатель 13. Отработанные газы по магистрали 14 проходят через нагреватель 9 и удаляется в окружающую среду.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Теоретические основы тепло- и хладотехники. Ч. 1. Техническая термодинамика. Уч. пособие под ред. проф. Э.И. Гуйго. Л. 1974. - стр. 265.

2. Кершенбаум В. Я. , Фальк В.Э. Горизонты транспортной техники. М., "Транспорт", 1988. - стр. 109.

3. Патент РФ N 2053434. Бюл. N 3 от 27.01.96. - прототип.

Линия подачи топлива энергохолодильной установки состоит из запорных и электромагнитных клапанов, дроссельного вентиля, холодильной камеры с испарителем, криогенного погружного насоса и вихревой трубы. Вихревая труба разделяет линию подачи топлива на магистрали холодного и теплого потоков. Магистраль холодного потока направлена в холодильную камеру. Магистраль теплового потока направлена в двигатель внутреннего сгорания и снабжена нагревателем, расширительной турбиной с потребителем мощности на одном валу и расширительной емкостью. Отработанные газы двигателя проходят через нагреватель. Использование изобретения позволит повысить КПД энергохолодильной установки и получить дополнительную полезную энергию. 1 ил.

Энергохолодильная установка с криогенным топливом, включающая двигатель внутреннего сгорания, теплоизолированную емкость с криогенным топливом (например, сжиженным природным газом), линию подачи топлива с запорными и электромагнитными клапанами, дроссельным вентилем и холодильной камерой с испарителем, отличающаяся тем, что линия подачи топлива снабжена криогенным погружным насосом и вихревой трубой, разделяющей линию подачи топлива на магистрали холодного и теплого потоков, причем магистраль холодного потока направлена в двигатель внутреннего сгорания и снабжена нагревателем, расширительной турбиной с потребителем мощности на одном валу и расширительной емкостью, при этом отработанные газы двигателя проходят через нагреватель.