Силовая установка Советский патент 1985 года по МПК F02G5/00 F01N7/02 

Изобретение относится к двигателестроепию, в частности к устройствам., использующим отходящее тепло двигателей внутреннего сгорания для повышения эффективности.

Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена.

iia фиг. 1 изображена схема силовой установки; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1 (контактный теплообменник); на фиг.З - контактный теплообменник, вид сверху; на фиг.4 - узел 11 на фиг.2 (водяная емкость в зоне форсунки); на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4 на фиг. 6 и 7 - узел 111 на фиг.2 (регулируемый клапан, варианты); на фиг. 8 - сечение Б-Б на фиг.6; на фиг.9 - узел 1У на фиг.2 (вариант форсунки с распылителем),

Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, два контактных теплообменника 2 и 3, вертикальную выхлопную трубу 4, сепаратор 5, водяной бак 6, циркуляционный насос 7 и потребитель 8 тепла. Выхлопная Труба 4 подсоединена через теплообменник 2 к выпусным органам 9 двгателя 1. Сепаратор 5 подключен к выхлопному участку 10 выхлопной трубы 4. Водяной бак 6 подсоединен чере сливную магистраль 11 к сепаратору 5 и теплообменникам 2 и 3. Напорная магистраль 12 циркуляционного насоса 7 подключена к сепаратору 5 и теплообменникам 2 и 3.

Контактный теплообменник 2 установленный в выхлопной трубе 4 вблизи выпускных органов 9 двигателя 1, снабжен дополнительной водяной емкостью 13, регулируемым клапаном 14 и тангенциальным входным патрубком 15 для подсоединения к выпускным органам 9 двигателя 1.

Водяная емкость 13 выполнена в виде веретенообразной втулки, размещена в нижней части корпуса теплообменника, 2 и связана через трубопровод 16 с напорной магистралью 12 циркуляционного нас-оса 7. Каждый из теплообменников 2 и 3 снабжен форсунками 17 и 18 распьша воды. Форсунка 17 распыла воды теплообменника 2 подсоединена к верхней части емкости 13 и сориентирована выходным отверстием 19 к входному участку 20 вертикалькой выхлопной трубы 4. Входной участок 20 трубы 4 выполнен в виде эжектора, активное сопло 21 которого

подсоединено к выпускным органам 9 двигателя 1, а выходное отверстие 19 форсунки 17 выполнено в виде пассивного сопла эжектора.

Регулируемый клапан 14 снабжен каналом 22 для прохода выхлопных газов и установленным в канале 22 дросселем 23. Клапан 14 подсоединен к водяной емкости 13, а канал 22 - к газовой полости 24 водяной емкости 13 и пстлости 25 для поступления выхлопных газов теплообменника 2. Для получения заданной формы струи воды, выходное отверстие 19 форсунки 17 снабжено распылителем 26, выполненным в виде завихрителя 27 и отражателя 28. Теплообменники 2 и 3 снабжены каналами 29, 30 и 31 слива избыточной воды

Силовая установка работает следующим образом.

Выхлопные газы двигателя 1 внутреннего сгорания из выпускных органов 9 поступают в теплообменник 2, |форсунка 17 подает воду в виду струи сформированной завихрителем 27 и отражателем 28 распылителя 26. Капли воды испаряются в эжекторе входного участка 20 трубы 4 и снижают температуру и давление газа. Это приводит к уменьшению шума выхлопа, снижению противодавления потоку газа в выхлопной трубе 4, улучшению протекания процессов газообмена и увеличению эффективности рабочих процессов в двигателе 1.

Избыточная вода стекает через каналы 29 и 30 слива воды в бак 6, а из него с помощью циркуляционного насоса 7 через магистраль 12 в потребитель 8 тепла. Из входного участка 20 трубы 4 парогазовая смесь поступает во второй теплообменник 3, где она охлаждается, отдавая тепло воде, распыляемой форсункой 18. Это способствует дополнительному снижению давления и температуры выхлрпных газов. Неиспарившаяся часть воды подогревается и поступает через канал 31 слива воды и сливную магистраль 11 в водяной бак 6, повьшая в нем температуру воДы. В сепараторе 5, установленном в выходном участке 10, происходит отделение капель воды, уносимой потоком парогазовой смеси.

Выхлопные газы двигателя с высокой температурой подводятся к теплообменнику 2 через тангенциальный входной патрубок 15. При этом пода

в дополнительной водяной емкости 13 подогревается выхлопными газами до кипения. Выхлопные газы образуют в полости 25 выхлопных газов теплообменника 2 кольцевой вихрь и поступают в активное сопло 21 эжектора входного участка 20 трубы 4, где создают разрежение, под действием которого вода из емкости 13 через выходное отверстие 19 форсунки 17 распыла воды поступает в центр вихря в входном участке 20 трубы 4, образуя насыщеннзпо парогазовую смесь, охлаждающую выхлопные газы.

Увеличение подачи воды из емкости 13 осуществляется сообщением полости 25 теплообменника с газовой полостью 24 емкости 13 т.е. путем воздействия давления отработавших газов на поверхность воды в емкости 13. В этом случае подача водь на распыление и парообразование осу1557874

ществляется не только путем разрежения в эжекторе но и в результате выхлопных газов. При этом дроссель 23, установленный в регулируемом клапане 5 14, позволяет регулировать перепад давления в канале 22, а следовательно, и величину подачи водь в форсунку 17.

Максимальное увеличение образования парогазовой смеси в входном

участке 20 трубы 4 достигается путем установки в отверстии 19 форсунки 17 распылителя 26 с завихрителем 27 и отражателем 28.

Таким образом, в предлагаемой силовой установке обеспечивается повышение эффективности теплообмена, что приводит к снижению противодавления на выхлопе из цилиндров двигателя и повышению эффективности установки.

1, СИЛОВАЯ УСТАНОВКА по авт.св. № 1002641, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена, контактный теплообменник, установленный в выхлопной трубе вблизи выпускных органов двигателя снабжен дополнительной водяной емкостью и регулируемым клапаном, причем водяная емкость размещена в нижней части теплообменника и связана с напорной магистралью циркуляционного насоса, форсунка распыла воды подсоединена к емкости и сориентирована выходным отверстием к входному участку вертикальной выхлопной трубы, регулируемый клапан подсоединен к водяной емкости, входной участок вертикальной выхлопной трубы выполнен в виде эжектора, активное сопло которого подсоединено к выпускным органам двигателя, а выходное отверстие фсфсунки выполнено в виде пассивного сопла эжектора. 2.Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что регулируемый клапан снабжен каналом для прохода выхлопных газов и установленным в канале дросселем, причем канал подсоединен к водяной емкости и по(Л лости теплообменника для поступления выхлопных газов. 3.Установка по пп. 1 и 2, о тличающаяся тем, что, с целью получения заданной формы cfpyK, выходное отверстие форсунки снабжено распылителем, выполненным в виде завихрителя и отражателя.

Pui

Рйг.5

ш

дориритТ

т

Вариа тЖ

f7o/rrof отроботоои/их

гозо Две

Фие.Э