Способ водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F01P9/00 

Jсо

в

СО

СПОСОБ ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем отвода тепла из системы охлаждег ния при испарении части циркуляционной воды в испарительном устройстве, из которого пар отсасывают вакуумнасосом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения температуры воды и вакуума, в испарительное устройство подгиот воздух и смешивают его с паром для понижения парциального давления пара и его температуры насыщения. а J f: i (Л 7 О .

Изобретение относится к машиностроению, а именнно двигателестроению, в частности к устройству систем жидкостного охлажде.ния двигателей внутреннего сгорания с испарением жидких охладителей -в замкнутых циклах. Известны способы водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорани путем отвода тепла из системы охлаж дения при испарении части циркуляционной воды в испарительном устрой стве, из которого пар отсасывают ва куум-насосом l . Однако в этих способах для отсасывания пара и создания вакуума в . испарителе требуюся вакуум-насосы или компрессоры с довольно высоким вакуумом и производительностью, что технически сложно осуществить, поэтому также вакуумные системы охлажд ния практически используются в двигателях малой мощности. Возникает необходимость снизить вакуум. Это же требуется из-за невысокой надежности систем,- так как подсосы в неплотностях при высоком вакууме или срыв вакуума могут привести к перег ву двигателя. Кроме того, одноконтурная система охлаждения требует подпиточной воды высокого качества (дистиллята) так как вследствие испарения части воды оставшиеся соли накапливаются в проточной части системы в виде накици, оеобенно на нагретых поверх ностях, что также может привести к перегреву двигателя. Однако не удается выполнить систему двухконтурной из-за высокой температуры охлаждающей воды, так как введение второго контура требует еще более увеличить температуру воды,которая может стать выше допустимой для дви гателя. Поэтому возникает необходимость снизить температуру охлажденной в испарителе воды.Однако одновременно снизить и температуру и вакуум известными способами не удается. Цель избретения - повышение эффективности водяного охлаждения путем снижения температуры воды и вакуума. Указанная цель достигается тем, что в способе водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания путем отвода тепла из системы охлажде ния при испарении части циркуляцион ной воды в испарительном устройстве из которого пар отсасывают вакуумнасосом, в испарительное устройство подают воздух и смешивают егОС паром для понижения парциального давления пара и его температуры насыще ния. На чертеже изображена принципиальная схема той части системы охлаждения, которая связана с испарительным устройством. Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит испарительное устройство 1, вакуум-насос 2, теплообменник 3, снабженный полостью 4 охлаждения и полостью 5 прдогрева, турбину 6, привод 7 вакуум-насоса 2 и систему охлаждения (не показана). Устройство должно иметь также трубопррвод 8 подачи жидкости из системы (не показана) охлаждения двигателя, трубопровод 9 отвода охлажденной жидкости и трубопровод 10 подачи дополнительной жидкости. Способ.осуществляется следующим образом. Циркуляционная вода (охлаждающая жидкость) подается через трубопровод 8 испарительное :. устройство и испаряется в нем. При этом отводится тепло из системы охлаждения при испарении части циркуляционной воды .в испарительном устройстве 1, из которого пар отсасывают вакуумнасосом 2, который приводится во вращение приводом 7, и подают на выхлоп. Перед подачей пара на выхлоп осуществляется его охлаждение в теплоообменнике 3, в котором одновременно нагревают воздух, подаваемый из атмосферы или от постороннего источника, и смешивают его с паром для понижения парциального давления пара и его температуры насыщения. Газ, нагретый в полости 5 подогрева теплообменника 3, расширяется в турбине б, а затем подается в вакуумное испарительное устройство, в котором газ смешивается с паром и удаляется при помощи вакуумнасоса 2. Нагретый газ расширяется в турбине 6, понижая свою температуру и давление до того давления (вакуума)/которое создается в испарителе 1. Поступая в него, воздух , шивается с жидкостью и паром. Температура охлаждаемой воды при отсутствии воздуха определяется только парциальным давлением пара,которое равно давлению в устройстве 1 по уравнению M2V Н где Рц - давление на линии насыщения, мм рт.ст; tj - температуры на линии насыщения, ®С. В присутствии, газа (воздуха) пределом охлаждения воды является тем пература газа по смоченному термометру, которая определяется по уравнению iM-- IM (

энтальмия входящего .

воздуха (газа); г - скрытая теплота парообразования}Срг, Сп- удельные теплоемкости

газа и пара при постоянном давлении;

, (Rr/Pn)PH

- абсолютное влагосодер°11Л- р. р

жание газа; ,622- отношение газовых постоянных для газа и водяного пара;г Р - давление среды в испари-

тельном устройстве. Как видно из этого уравнения, : давление среды Р и парциальное давле ние в присутствии газа не совпадает. Это дает возможность увеличить Р т.е. снизить вакуум в системе при одинаковой температуре, или снизить температуру при том же вакууме, или же снизить температуру и вакуум одновременно.

Возможность снижения вакуума позволяет в ряде случаев упростить систему охлаждения, повысить ее надежность, уменьшить стоимость. Возможность снижения температуры позволяет выполнить второй контур циркуляции воды в системе охлаждения и работать по двухконтурной схеме, . которая не требует высокого качества подпиточной . Это упрощает и удешевляет вспомогательные системы (приготовления дистиллята и т.п.), связанные с системой охлаждения. Невысокая температура воды во втором контуре .позволяет снизить массу и габариты водоводяного теплообменника, который обычно ставится между вторым и первым контуром. Наконец, возможность сниже0ния температуры охлажденной в рительном устройстве воды вплоть до температур, близких к нулю, позвоялет использовать ее для охлс1ждения другого оборудования объекта, например, непосредственно в конди5ционерах систем кондиционирования воздуха без установки холодильных машин. При этом затраты мощности на привод турбокомпрессора меньше, чем на фреоновые холодильные машины.

0

Таким образом, предлагаемый способ повышает эффективность системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и открывает новые возможности варьирования соотношением тем5пературы охлажденной воды и вакуума в испарительном устройстве, дает возможность получения новых технических решений не только системы охлаждения двигателей внутреннего

0 сгорания, но и система, отвода тепла объектов в целом.