Судовая дизельная энергетическая установка
Владельцы патента RU 2733549:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "АГТУ" (RU)
Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым дизельным энергетическим установкам, работающим по замкнутому циклу. Судовая дизельная энергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, переключающий орган, установленный между турбокомпрессором и смесительной камерой, и соединенный с ними трубопроводами, молекулярное сито, установленное перед смесительной камерой и соединенное с ней трубопроводом, смесительную камеру, установленную между молекулярным ситом и переключающим органом, соединенными трубопроводами, и дополнительно введенный озонатор. Озонатор установлен между молекулярным ситом и смесительной камерой и соединен с ними трубопроводами. В качестве охладителя использован теплообменник, который охлаждает продукты сгорания. Достигается увеличение количества свободного кислорода и снижение сопротивления движению отработавших газов путем усовершенствования конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к судостроению, а именно - к судовым дизельным энергетическим установкам, работающих по замкнутому циклу (ЗЦ).
Известна ДЭУ, работающая по ЗЦ, в которой удаление продуктов сгорания осуществляется путем их замораживания удаления в твердом виде. (см патент РФ №2070985, 1996 г.) Недостатком такой конструкции является ее сложность, использование дополнительно криогенной установки и систем ее обслуживающих, что влечет дополнительные затраты на обслуживание и эксплуатацию.
Наиболее близкой по сути является ДЭУ, работающая по ЗЦ, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, соединенный с переключающим органом, молекулярное сито, установленное перед смесительной камерой, смесительную камеру, скруббер, установленный между переключающим органом и смесительной камерой (см. ст. Судовые дизели с замкнутым газовыхлопом и анализ термодинамического цикла \\ Научно-технический сборник российского морского регистра судоходства, СПб 2019 г, с. 69-105). Однако, наличие скруббера усложняет конструкцию и создает дополнительное сопротивление движению отработавшим газам за счет использования фильтрации. А также, для лучшего горения необходимо больше свободного кислорода, поступающего в двигатель.
Техническая задача - создание установки, позволяющей увеличить количество свободного кислорода, и снизить сопротивление движению отработавших газов путем усовершенствования конструкции.
Он достигается тем, что в известное устройство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, переключающий орган, установленный между турбокомпрессором и смесительной камерой и соединенный с ними трубопроводами, молекулярное сито, установленное перед смесительной камерой и соединенное с ней трубопроводом, смесительную камеру, установленная между молекулярным ситом, и переключающим органом, соединенными трубопроводами, дополнительно введен озонатор, установленный между молекулярным ситом и смесительной камерой и соединенный с ними трубопроводами, а в качестве охладителя использован теплообменник, охлаждающий продукты сгорания.
На чертеже схематично изображена предлагаемая установка (фиг. 1 - общий вид)
Установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, турбокомпрессор 2, переключающий орган 3, установленный между турбокомпрессором 2 теплообменником-охладителем продуктов сгорания 4 и смесительной камерой 5, теплообменник-охладитель продуктов сгорания 4 установленный между переключающим органом 3 и смесительной камерой 5, соединенный с ними трубопроводами, молекулярное ситом 6, установленное перед озонатором 7 и соединенное с ним трубопроводом, озонатор 7, установленный между молекулярным сито 6 и смесительной камерой 5, соединенный трубопроводами.
Устройство работает следующим образом. Перед пуском двигателя внутреннего сгорания 1 переключающий орган 3 установлен на работу в обычном режиме. После запуска переключающий клапан 3 переводится на работу в рециркуляционном режиме. В данном режиме атмосферный воздух проходит через молекулярное сито 6, где удаляется азот, после чего попадает в озонатор 7, где повышается количество свободного кислорода и далее в смесительную камеру 5. В смесительной камере 5 поступающий из атмосферного воздуха озонированный кислород смешивается с продуктами сгорания, вышедшими из двигателя 1, и прошедшими через турбокомпрессор 2 и теплообменник-охладитель продуктов сгорания 4. В теплообменнике 4 продукты сгорания охлаждаются забортной водой.
Введение в устройство теплообменника-охладителя отработавших газов позволяет упростить систему очистки отработавших газов для приготовления газовой смеси, так как отпадает необходимость в отделении несгоревших углеводородов, в частности смазочного масла, неизбежно попадающего в камеру сгорания. При рециркуляции эти несгоревшие углеводороды эффективно сгорят в камере сгорания. Кроме того, при изменении количества подмешиваемых газов появляется возможность регулирования степени форсирования рабочего процесса. Отсутствие фильтрации отработавших газов позволяет снизить сопротивление движению отработавших газов. Применение озонатора позволяет повысить количество свободного кислорода и увеличить эффективность горения.
В предлагаемой ДЭУ цикл замкнут только по отработавшим газам. В качестве окислителя используется кислород, получаемый из атмосферного воздуха путем селекции последнего с помощью молекулярного сита с калиброванными отверстиями. После этот поступающий воздух проходит через озонатор, что позволяет получить значительное количество озона. Озон является мощным окислителем и позволяет лучше гореть топливу, тем самым повышая эффективность процесса горения и в следствии большее выделение тепла. Таким образом, увеличивается эффективность процесса горения в цилиндре. Использование теплообменника, охладителя продуктов сгорания, позволяет снизить сопротивление движению отработавших газов за счет того, что не будет использоваться фильтр отработавших газов. Подобное решение также повышает эффективность работы двигателя.
Положительный эффект - предлагаемая установка позволяет упростить конструкцию энергетической установки, значительно увеличить количество свободного кислорода.
Судовая дизельная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, переключающий орган, установленный между турбокомпрессором и смесительной камерой и соединенный с ними трубопроводами, молекулярное сито, установленное перед смесительной камерой и соединенное с ней трубопроводом, смесительную камеру, установленную между молекулярным ситом и переключающим органом, соединенными трубопроводами, отличающаяся тем, что дополнительно введен озонатор, установленный между молекулярным ситом и смесительной камерой и соединенный с ними трубопроводами, а в качестве охладителя использован теплообменник, охлаждающий продукты сгорания.
