Автономная теплоэлектростанция

 

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, и может быть использована для отопления и электроснабжения зданий и других объектов, в том числе удаленных от тепло- и энергосетей. Автономная теплоэлектростанция содержит двигатель внутреннего сгорания 1, имеющий рубашку охлаждения 2, магистраль отработанных газов 3 и линию подачи топлива 4 с регулирующим подачу топлива клапаном 5. Электрогенератор 6 и насос 7 расположены на одном валу 8 с двигателем внутреннего сгорания 1. В замкнутом контуре передачи тепла от двигателя к потребителю линия подачи горячей жидкости 9 имеет две магистрали. На первой магистрали 11 последовательно расположены насос 7 и вихревой теплогенератор 10. Вторая магистраль 12 непосредственно связана с потребителем. Линия подачи горячей жидкости 9 содержит два регулирующих поступление жидкости клапана 13 и 14: клапан 13 расположен перед насосом 7, на первой магистрали, клапан 14 на второй магистрали 12. Линия подачи охлажденной жидкости 15 проходит через рубашку охлаждения 2 и теплообменник-утилизатор тепла отработанных газов двигателя 16, через который проходит магистраль отработанных газов 3. Устройство содержит систему управления 17.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к автономным теплоэлектростанциям и может быть использована для отопления и электроснабжения зданий и других объектов, в том числе объектов удаленных от тепло- и энергосетей.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому, является устройство автономной когенерационной энергоустановки (патент РФ №2162534, 1999, KЛ. F 02 G 5/02), которое рассматривается в качестве прототипа, содержащее двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу, линию подачи топлива, рубашку охлаждения двигателя, теплообменник-утилизатор тепла отработанных газов двигателя, через которую проходит магистраль отработанных газов двигателя, замкнутый контур передачи тепла от двигателя к потребителю, состоящий из линии подачи горячей жидкости потребителю и линии возврата охлажденной жидкости, циркуляционный насос.

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент полезного действия (КПД) всей установки.

Задачей заявляемой полезной модели является - повышение КПД установки за счет использования кинетической энергии жидкости и рационального использования механической энергии двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в автономной теплоэлектростанции (АТЭС), содержащей двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу, линию подачи топлива, рубашку охлаждения двигателя, теплообменник-утилизатор тепла отработанных газов двигателя, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя, замкнутый контур передачи тепла от двигателя к потребителю,

состоящий из линии подачи горячей жидкости потребителю и линии возврата охлажденной жидкости, циркуляционный насос, линия подачи горячей жидкости потребителю имеет две магистрали, на первой магистрали последовательно установлены циркуляционный насос и вихревой теплогенератор.

Циркуляционный насос расположен на одном валу с двигателем внутреннего сгорания.

На линии подачи горячей жидкости установлены два регулирующих поступление жидкости клапана: на первой магистрали, перед насосом, и на второй магистрали, непосредственно связанной с потребителем.

Благодаря вышеперечисленным конструктивным изменениям установки, использованию кинетической энергии жидкости и рациональному использованию механической энергии двигателя, КПД установки значительно повышается по сравнению с прототипом, что становится ясным из следующих вычислений:

двс - КПД двигателя внутреннего сгорания;

двс - 0,4 ("Экологические системы" август 2004 г, №8).

эг - КПД электрогенератора;

эг0,9 для электрогенераторов типа СГД, ОС, ЕСС, ГСФ.

тг - КПД теплогенератора;

Q тг - потребляемая мощность вихревого теплогенератора с циркуляционным насосом;

тг=1,4 и Qтг =5кВт (параметры вихревого теплогенератора Юсмар

3М фирмы "Юсмар").

Произведем расчет коэффициента полезного действия АТЭС, взяв

мощности двигетеля внутреннего сгорания и электрогенератора:

Qдвс=10 кВт и Qэг=5 кВт.

АТЭС-КПД АТЭС;

АТЭС=(QЭГЭГ+QТГ*ТГ)* ДВС=(5*0,9+5*1,4)*0,4=0,46.

С учетом дополнительного нагрева жидкости в рубашке охлаждения двигателя и в теплообменнике-утилизаторе тепла отработанных газов двигателя КПД АТЭС повышается на (5-10) %, что в сумме дает:

АТЭС0,48.

Это существенно выше КПД поршневых установок, работающих на органическом топливе (мини - ТЭЦ), к которым можно отнести установку, взятую за прототип:

МТЭЦ0,38.

На чертеже представлен общий вид устройства АТЭС, которая содержит двигатель внутреннего сгорания 1, имеющий рубашку охлаждения 2, магистраль отработанных газов 3 и линию подачи топлива 4 с регулирующим подачу топлива клапаном 5. Электрогенератор 6 и насос 7 расположены на одном валу 8 с двигателем внутреннего сгорания 1. В замкнутом контуре передачи тепла от двигателя к потребителю линия подачи горячей жидкости 9 имеет две магистрали. Насос 7 и вихревой теплогенератор 10 последовательно расположены на первой магистрали 11. Вторая магистраль 12 непосредственно связана с потребителем. Линия подачи горячей жидкости 9 содержит два регулирующих поступление жидкости клапана 13 и 14: клапан 13 расположен перед насосом 7, на первой магистрали 11, клапан 14 на второй магистрали 12. Линия подачи охлажденной жидкости 15 проходит через рубашку охлаждения двигателя 2 и теплообменник-утилизатор отработанных газов двигателя 16, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя внутреннего сгорания 3. Устройство содержит систему управления 17.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигатель внутреннего сгорания 1 вырабатывает механическую энергию, часть которой преобразуется в электрическую с помощью электрогенератора 6, установленного вместе с циркуляционным насосом 7 на одном валу 8 с двигателем 1. Выделяемое при работе двигателя 1 тепло отбирается жидкостью в рубашке охлаждения 2. Далее происходит ее дополнительный нагрев в теплообменнике-утилизаторе тепла отработанных газов 17, через который проходит магистраль отработанных газов 3. Для регулирования температуры жидкости линия подачи горячей жидкости 9 имеет две магистрали 11 и 12, связанные с потребителем. При работе циркуляционный насос 7, установленный на магистрали 11, подает под давлением жидкость в вихревой теплогенератор 10, который в свою очередь производит ее интенсивный нагрев. По магистрали 12 жидкость непосредственно направляется к потребителю. Охлажденная потребителем жидкость поступает по линии охлажденной жидкости 15 в рубашку охлаждения двигателя 2. Для регулирования количества вырабатываемой электрической энергии и температуры жидкости предусмотрены регулирующие клапаны 5, 13 и 14, установленные на линии подачи топлива 4 и магистралях 11 и 12 соответственно. Регулирование производится системой управления 17.

Применение заявляемой установки позволит значительно повысить эффективность отопления и электроснабжения объектов, удаленных от тепло- и энергосетей за счет повышения КПД устройства.

1. Автономная теплоэлектростанция, включающая в себя двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу, линию подачи топлива, рубашку охлаждения двигателя, теплообменник-утилизатор тепла отработанных газов двигателя, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя, замкнутый контур передачи тепла от двигателя к потребителю, состоящий из линии подачи горячей жидкости потребителю и линии возврата охлажденной жидкости, циркуляционный насос, отличающаяся тем, что линия подачи горячей жидкости потребителю имеет две магистрали, на первой магистрали последовательно установлены циркуляционный насос и вихревой теплогенератор.

2. Автономная теплоэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что циркуляционный насос расположен на одном валу с двигателем внутреннего сгорания.

3. Автономная теплоэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи горячей жидкости установлены два регулирующих поступление жидкости клапана: на первой магистрали, перед насосом, и на второй магистрали, непосредственно связанной с потребителем.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в области энергетики

Изобретение относится к тепловым конденсационным электростанциям

Изобретение относится к устройствам получения горячего рабочего агента (газообразного или жидкого), используемого для технологий сушки различных материалов или отопления производственных, бытовых и прочих помещений и производств в различных отраслях народного хозяйства (сельском хозяйстве, производстве строительных материалов, угольной промышленности и т.д.)

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, и может быть использовано в различных энергетических установках автомобилей, тракторов, а также поршневых компрессорах

Полезная модель относится к автомобилестроению, в частности, к стендам для проведения комплексных испытаний ДВС с имитацией ездового цикла транспортного средства по заданному алгоритму для получения данных о мощностных, экономических и экологических параметрах ДВС
Наверх