Энергетическая установка

Решение относится к области энергетики и может быть использовано для объектов специального назначения. Предложено в установке с двигателем Стерлинга дополнительно установить блок хранения окислителя, который через теплообменник соединен с холодильником двигателя, а подачу окислителя в зону горения теплового генератора осуществить по трубопроводу, проходящему через теплообменник. Технический результат-обеспечение возможности изменения мощности и останова установки. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Решение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергетической установки для объектов специального назначения, например для специальных фортификационных сооружений, подводных технических средств и мобильных комплексов.

Известна энергоустановка с двигателем Стерлинга и водородосодержащим топливом, включающая в себя двигатель Стерлинга и теплоиспользующую холодильную машину Патент РФ 2169319, F25B 27/02, опубл. 20.06.2001. Однако в данной установке используются дорогостоящие водородное топливо и камера сгорания с катализатором.

Известны различные установки на основе жидкого или высокометаллизированного и/или безгазового топлива, например энергохолодильная система с двигателем Стерлинга, использующая в качестве источника теплоты реакцию окисления магния Патент РФ 2214566, F25В 27/02, опубл. 20.10.2003. Однако для начала реакции окисления магния и выделения теплоты требуется наличие окислителя, а в результате реакции образуются окислы магния, которые необходимо в данной системе удалять.

Известна энергоустановка с двигателем Стерлинга и водородосодержащим топливом, включающая в себя двигатель Стерлинга и теплоиспользующую холодильную машину Патент РФ 2169319, F25B 27/02, опубл. 20.06.2001. Однако в данной установке используется дорогостоящее водородное топливо и камера сгорания с катализатором.

В качестве прототипа принята энергоустановка пат. РФ 2258826, F0261/043, опубл. 20.08.2005, включающая в себя двигатель Стерлинга с нагревателем и холодильником, электрогенератор, связанный с двигателем, снабженная тепловым генератором, состоящим из реакционной камеры, камеры безгазового топлива и воспламенительного устройства, реакционная камера теплового генератора связана с нагревателем двигателя Стирлинга через замкнутый газовый контур с промежуточным теплоносителем, а в качестве безгазового топлива применены термиты.

Недостатком данной установки является невозможность остановки реакции горения топлива термита и регулировки мощности установки. Решается задача улучшения эксплуатационных характеристик установки.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Технический результат - обеспечение возможности изменения мощности и остановка установки.

Этот технический результат достигается тем, что энергетическая установка, включающая двигатель Стерлинга с нагревателем, холодильником и электрогенератором, связанный с двигателем, снабженая тепловым генератором, состоящим из реакционной камеры, камеры безгазового топлива и воспламенительного устройства, реакционная камера теплового генератора связана с нагревателем двигателя Стерлинга через замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, снабжена блоком хранения окислителя, который через теплообменник соединен с холодильником двигателя Стерлинга, подача окислителя в зону горения осуществлена по трубопроводу, проходящему через теплообменник.

Преимуществом раздельного хранения топлива и окислителя является возможность контроля реакции горения с возможностью прекращения, а также меньшая пожароопасность. Теплообменник применяемый для подогрева окислителя позволяет увеличить общий КПД системы.

Предлагаемая энергетическая установка приведена на схеме. Она содержит двигатель Стерлинга 1 и электрогенератор 2, связанный с двигателем, тепловой генератор 3, состоящим из реакционной камеры 4, камеры безгазового топлива 5 и воспламенительного устройства 6. Реакционная камера 4 теплового генератора связана с нагревателем 7 двигателя Стерлинга через замкнутый контур 8 с промежуточным теплоносителем, предназначенным для передачи тепла от сгоревшего топлива к нагревателю двигателя Стерлинга, в качестве топлива используется высокометаллизированное алюмосодержащее топливо. Установка снабжена блоком хранения окислителя 9, который через теплообменник 10 соединен с холодильником 11 двигателя Стерлинга. Подача окислителя в зону горения теплового генератора осуществляется по трубопроводу 12, проходящему через теплообменник 10. Кроме того имеется компрессор для обеспечения циркуляции теплоносителя 13

Энергетическая установка работает следующим образом.

В тепловом генераторе 3 посредством воспламенительного устройства 6 создается первичная реакционная зона, куда подается подогретый окислитель из блока хранения 9. В результате взаимодействия топлива и окислителя выделяется тепло, которое посредством замкнутого контура 8 разогревает нагреватель 7 двигателя Стерлинга, обеспечивая его пуск. Холодильник 11 двигателя Стерлинга, связанный через теплообменник 10 с блоком хранения окислителя 9, обеспечивает испарение и нагрев окислителя, который, проходя через теплообменник, подается в предварительно разогретую зону, обеспечивая горение топлива. Регулируя подачу окислителя, можно изменять тепловыделение, то есть регулируется мощность. После прекращение горения выгоревшее топливо, имея значительную температуру, используется как тепловой аккумулятор. В случае необходимости аварии установка останавливается путем прекращения подачи окислителя.

Анализ аналогов показывает, что предлагаемое решение соответствует критерию «новизна». Проведенные испытания на модельном стенде подтверждают возможность его промышленного применения.

Энергетическая установка, включающая двигатель Стирлинга с нагревателем и холодильником, электрогенератор, связанный с двигателем, снабженная тепловым генератором, состоящим из реакционной камеры, камеры безгазового топлива и воспламенительного устройства, реакционная камера теплового генератора связана с нагревателем двигателя Стирлинга через замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, отличающаяся тем, что она снабжена блоком хранения окислителя, который через теплообменник соединен с холодильником двигателя Стирлинга, подача окислителя в зону горения теплового генератора осуществлена по трубопроводу, проходящему через теплообменник.