Теплоэнергетическая установка
Владельцы патента RU 2421626:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено в качестве вспомогательных теплоэнергетических установок транспортных средств для одновременного производства тепла и электроэнергии. Теплоэнергетическая установка для транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостный насос с электроприводом, обратный клапан, вентили, гидролинии, согласно изобретению указанный жидкостный насос с электроприводом по параллельной схеме соединен гидролиниями, по которым движется охлаждающая жидкость, с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменником-утилизатором теплоты отработанных газов, затем после системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов гидролинии соединяются в смесительном устройстве, покрытом теплоизолирующей оболочкой, во внутреннем объеме которого установлены электронагреватель и турбулизаторы, выполненные в виде ребер с отверстиями, смесительное устройство соединено гидролиниями с радиатором отопителя транспортного средства, обратный клапан последовательно включен после радиатора отопителя транспортного средства, первый вентиль, установлен после обратного клапана, второй вентиль установлен перед обратным клапаном. Изобретение обеспечивает повышение эффективности установки. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено в качестве вспомогательных теплоэнергетических установок транспортных средств для одновременного производства тепла и электроэнергии.
Известна теплоэнергетическая установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, двухкамерного теплоаккумулятора, теплообменника-утилизатора отработавших газов, подогревателя жидкостного дизельного, циркуляционного насоса [Патент РФ №2258153, МПК F02N 17/06].
К недостаткам данной теплоэнергетической установки следует отнести необходимость применения подогревателя жидкостного дизельного, который требует для своей работы дополнительные затраты электроэнергии.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является теплоэнергетическая установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, электрогенератора, насоса, теплообменника-утилизатора отработанных газов, паровой турбины и пароводяного насоса - подогревателя [Патент РФ №2164615, МПК F02G 5/02; МПК F02G 1/043; МПК F02B 65/00].
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является наличие парогенератора и паровой турбины, а также внешней системы теплоснабжения. Этим самым система имеет достаточно сложную и громоздкую конструкцию, что не позволит разместить ее на транспортном средстве.
Задачей данного изобретения является создание теплоэнергетической установки, имеющей простую конструкцию, более высокую эффективность и небольшие габариты.
Поставленная задача решается следующим образом.
В теплоэнергетической установке для транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостный насос с электроприводом, обратный клапан, вентили, гидролинии, жидкостный насос с электроприводом по параллельной схеме соединен гидролиниями, по которым движется охлаждающая жидкость, с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменником-утилизатором теплоты отработанных газов, затем после системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов гидролинии соединяются в смесительном устройстве, покрытом теплоизолирующей оболочкой, во внутреннем объеме которого установлены электронагреватель и турбулизаторы, выполненные в виде ребер с отверстиями, смесительное устройство соединено гидролиниями с радиатором отопителя транспортного средства, обратный клапан последовательно включен после радиатора отопителя транспортного средства, первый вентиль установлен после обратного клапана, второй вентиль установлен перед обратным клапаном.
На фиг.1 изображена схема теплоэнергетической установки.
На фиг.2 изображена схема смесительного устройства.
Теплоэнергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, соединенный с электрогенератором 2, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов 3, смесительное устройство 4, обратный клапан 5, электроуправляемые краны 6 и 7, жидкостный насос с электроприводом 8, гидролинию 9, подводящую охлаждающую жидкость к системе охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 10, подводящую охлаждающую жидкость от системы охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 11, подводящую жидкость к радиатору отопителя транспортного средства, гидролинию 12, отводящую охлаждающую жидкость от радиатора отопителя транспортного средства, систему подвода отработанных газов к теплообменнику-утилизатору 13.
Смесительное устройство содержит герметичную емкость 14 покрытую теплоизолирующей оболочкой 15, электронагреватель 16, а также турбулизирующие ребра 17 с отверстиями.
Теплоэнергетическая установка работает следующим образом.
При работе двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.1) электрогенератор 2 вырабатывает электроэнергию, которая предназначена для потребителей бортовой электросистемы транспортного средства и питания электронагревателя смесительного устройства 4. Жидкостный насос 8, имеющий электропривод, подает охлаждающую жидкость к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 и к жидкостному контуру теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов 3. После этого потоки охлаждающей жидкости, утилизировавшие теплоту системы охлаждения двигателя 1 и отработанных газов, поступают в смесительное устройство 4. В смесительном устройстве потоки смешиваются. Для повышения эффективности процесса смешения в смесителе используются турбулизирующие ребра 17 (фиг.2) с отверстиями. Смесительное устройство снабжено электронагревателем 16 (фиг.2), который предназначен для дополнительного нагрева охлаждающей жидкости. Работой данного электронагревателя управляет автоматическая система управления, которая включает его при достижении температуры окружающего воздуха -5°С. После смесительного устройства охлаждающая жидкость направляется по гидролинии 11 на нагрев радиатора отопителя транспортного средства, а затем по гидролинии 12 отводится от него. Если температура окружающего воздуха выше -10°С, кран 6 открыт, а кран 7 закрыт (фиг.1), таким образом препятствуется поступление жидкости в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства по гидролинии 9. При температуре окружающего воздуха ниже -10°С с целью подогрева двигателя внутреннего сгорания транспортного средства автоматическая система управления открывает кран 7 (фиг.1), обеспечивая поступление нагретой охлаждающей жидкости к его системе охлаждения по гидролинии 9, а по гидролинии 10 - подвод ее к жидкостному насосу с электроприводом.
При работе теплоэнергетической установки для единственной цели - выработки электроэнергии, кран 6 перекрывается, а кран 7 (фиг.1) открывается, обеспечивая таким образом движение охлаждающей жидкости через систему охлаждения транспортного средства по гидролиниям 9 и 10, где производится полное рассеивание ее теплоты в окружающую среду при помощи его радиатора. В этом случае электронагреватель смесительного устройства отключен.
Во время работы двигателя транспортного средства кран 7 открыт, а обратный клапан 5 обеспечивает прохождение охлаждающей жидкости по гидролинии 10 через теплоэнергетическую установку и далее по гидролиниям 11 и 12 через радиатор отопителя транспортного средства.
Заявленная теплоэнергетическая установка может быть использована в качестве вспомогательной энергетической установки на большегрузном автотранспорте, сельскохозяйственных машинах, строительно-дорожных машинах, тепловозах для производства тепловой и электрической энергии. Применение ее позволит повысить эффективность системы предпускового подогрева транспортного средства, обеспечить его тепловой и электрической энергией во время длительных стоянок в холодное время года, а также расширить сервисные возможности при эксплуатации в любых климатических условиях.
Теплоэнергетическая установка для транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостный насос с электроприводом, обратный клапан, вентили, гидролинии, отличающаяся тем, что указанный жидкостный насос с электроприводом по параллельной схеме соединен гидролиниями, по которым движется охлаждающая жидкость, с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменником-утилизатором теплоты отработанных газов, затем после системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов гидролинии соединяются в смесительном устройстве, покрытом теплоизолирующей оболочкой, во внутреннем объеме которого установлены электронагреватель и турбулизаторы, выполненные в виде ребер с отверстиями, смесительное устройство соединено гидролиниями с радиатором отопителя транспортного средства, обратный клапан последовательно включен после радиатора отопителя транспортного средства, первый вентиль установлен после обратного клапана, второй вентиль установлен перед обратным клапаном.
