Абсорбер вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння

Номер патенту: 54606

Опубліковано: 10.11.2010

Автори: Харченко Анатолій Стєпановіч, Козик Євгєній Міхайловіч

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Абсорбер вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння характеризується тим, що містить вузол регенерації газового складу вихлопної газоповітряної суміші (ГПС) системи димоповітряної суміші (СДВС), виконаний у вигляді термореакторного парофільтруючого модуля (ТР-ПФМ), що має вентиляційний відсік, колектор водяного зрошення, водоконтактну насадку (ВКН), заповнену кільцями Рошига, термореакторну камеру (ТРК), водозахисну парасольку з випарником зворотної води вторинного контуру, вихідний патрубок газопроводу димоповітряної суміші СДПС, термоакумулюючий бак, контури вторинного й зовнішнього охолодження тепловиділяючих пристроїв, причому зливальний патрубок вторинного контуру охолодження СДПС підключений до колектора розпилювача, установленого усередині водоконтактної насадки, а трубопровід димовідводу - за допомогою термоізольованої кінцевої насадки, через днище термоакумулюючого бака введено в порожнину термореакторної камери, причому насадка виконана накритою конусоподібним зонтичним диском з убудованим водоконтактним випарником охолоджувальної рідини, крім того, модуль містить відцентровий вентилятор з електродвигуном і вихідним патрубком, а вся конструкція модуля розміщена в каркасі, причому роботу абсорбера забезпечує наявність таких функціональних контурів: енергосиловий блок, вторинний контур забортного водного охолодження, контур димовідводу, контур термореакторного парофільтруючого модуля (ТР-ПФМ), контур зовнішнього охолодження, контур примусового продуву магістралі охолодження, контур утилізації продуктів димовідводу, контур автоматичного керування й контролю.

2. Абсорбер за п. 1, який відрізняється тим, що водозабірна магістраль контурів вторинного охолодження СДПС має вентиль з електромагнітним керуванням, а також дільник потоку, за допомогою якого вона зростком трубопроводу з'єднана через триходовий електромагнітний вентиль із робочою магістраллю контуру зовнішнього охолодження, в який подається забортна вода, що нагнітається електронасосом від окремого кінгстона через повнопроточний фільтр і ремонтний вентиль.

3. Абсорбер за п. 1, який відрізняється тим, що уведено елементи й вироби приладової автоматики, що складаються з реле тиску, ПІД-Регуляторів, датчиків тиску й температури робочого середовища, сигнали яких подаються на виносний пульт керування (САУ-БЛИК), а команди керування у вигляді електричної необхідної напруги передаються з нього на виконавчі елементи (вентилі з електромагнітним керуванням і електронасоси).

4. Абсорбер за п. 1, який відрізняється тим, що випарник із зонтичною насадкою, установлений на термореакторній камері, виконаний з нержавіючої сталі в конструкції, що має спеціальну аеродинамічну форму, що виконана з можливістю забезпечення активізації турбулентного вихору вихлопних газів, а також створення спрямованого викиду ГПС на дроселюючі вікна обшивки корпуса термореакторної камери, закриті підгатеними водозахисними шторками, що забезпечують стійкість конструкцій абсорбера від руйнувань у випадку підриву незгорілих газів у димовідводі двигуна внутрішнього згоряння в момент його пуску або різкої зміни теплового навантаження.

Текст

1. Абсорбер вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння характеризується тим, що містить вузол регенерації газового складу вихлопної газоповітряної суміші (ГПС) системи димоповітряної суміші (СДВС), виконаний у вигляді термореакторного парофільтруючого модуля (ТРПФМ), що має вентиляційний відсік, колектор водяного зрошення, водоконтактну насадку (ВКН), заповнену кільцями Рошига, термореакторну камеру (ТРК), водозахисну парасольку з випарником зворотної води вторинного контуру, вихідний патрубок газопроводу димоповітряної суміші СДПС, термоакумулюючий бак, контури вторинного й зовнішнього охолодження тепловиділяючих пристроїв, причому зливальний патрубок вторинного контуру охолодження СДПС підключений до колектора розпилювача, установленого усередині водоконтактної насадки, а трубопровід димовідводу - за допомогою термоізольованої кінцевої насадки, через днище термоакумулюючого бака введено в порожнину термореакторної камери, причому насадка виконана накритою конусоподібним зонтичним диском з убудованим водоконтактним випарником охолоджувальної рідини, крім того, модуль містить відцентровий вентилятор з електродвигуном і вихідним патрубком, а вся конструкція модуля розміщена в каркасі, причому роботу абсорбера забезпечує наявність таких функціональних контурів: енергосиловий блок, вторинний контур забортного водного охолодження, контур димовідводу, контур термореакторного U 2 UA 1 3 ної суміші від роботи суднових теплоенергетичних пристроїв і механізмів, зокрема: Додаток V1 до правил Конвенції МАРПОЛ 73/78. Відповідно до суднобудівних документів Росії, визначені рекомендації з розробки й застосування технічних засобів очищення димоповітряних викидів суміші (ДПС), працюючих суднових теплоенергетичних установок ОСТ 5.4331-80. Маслоуловлювачі систем газовідводу (для довідок), заснованих на використанні твердотільних (сітчастих) фільтрів і реакторних каталізаторів. Існують різні пристрої подібного призначення. Відомий пристрій для захисту атмосфери від вихлопних газів двигуна [Заявка на винахід RU № 94028308 від 27.07.1994 р. «Пристрій для захисту атмосфери від вихлопних газів двигунів» (МПК F 01 N 3/04)]. Пристрій для захисту атмосфери від вихлопних газів двигуна відноситься до області двигунів внутрішнього згоряння, може бути використане у всіх областях народного господарства, у яких використовуються ДПС. Ціль винаходу створення екологічно чистої машини, що досягається тим, що при роботі двигуна вихлопні гази не викидаються в атмосферу, а очищаються від СО2 у результаті хімічної реакції між газами й крапельками лугу NaOH(KOH) у внутрішньому об'ємі фільтра-змішувача. Від крапельок лугу, віднесених потоком вихлопних газів, звільняються в сепараторі й до двигуна надходять вихлопні гази, очищені від СО2 і лугу. Кисень додається в потік газів перед двигуном. Він отримується у результаті хімічної реакції між пероксидом лужного металу, наприклад NaA2OA2 і водою. Пероксид лужного металу зберігається в ґратчастому бункері реактора, датчики газового контролю й елементи автоматики забезпечують необхідну кількість кисню в газах, що подаються в циліндр двигуна. Однак, відомий пристрій має істотний недолік. Час роботи двигуна обмежено запасом на борті судна хімічної активної речовини. Відома система для очищення газів, що відробили, двигунів внутрішнього згоряння [патент RU № 2015364 від 30.06 1994 р. «Система для очищення газів, що відробили, двигуна внутрішнього згоряння» МПК F 02 У 47/00]. Відома система призначена для використання у двигунах внутрішнього згоряння. Сутність винаходу: система містить газоохоолоджувач, у якому відбувається очищення газів від сажі й охолодження їх, газорозподілювач, де відбувається видалення вуглекислого газу з газів, що відробили, і очищення їх, газообмінник, у якому з абсорбованої рідини виділяються вуглекислий газ, регенеративний пристрій, де утворюється кисень, газопровід, у ньому відбувається утворення газової суміші, придатної для роботи двигуна. Датчики газового контролю забезпечують необхідну кількість кисню в суміші, що подається в циліндри двигуна. Істотним недоліком даного технічного рішення є слабкий захист навколишнього середовища від шкідливого впливу вихлопних газів. Найближчим за сукупністю істотних ознак до заявленої корисної моделі, прийнятим за прототип є система відводу вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння й пристрій для рідинного охоло 54606 4 дження й очищення газів [патент RU № 2124456 від 10.01.1999 р. «СИСТЕМА ВІДВОДУ ВИХЛОПНИХ ГАЗІВ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ Й ПРИСТРІЙ ДЛЯ РІДИННОГО ОХОЛОДЖЕННЯ Й ОЧИЩЕННЯ ГАЗІВ» МПК В 63 G8/12; В 63 Н 21/32; F 28D 3/00]. Відомий пристрій відноситься до суднобудування, а зокрема до системи відводу вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння. В основі пристрою, створеного відповідно до Патенту RU 2124456 С1, закладений спосіб, що реалізує пристрій водоконтактного газового теплообміну, що виконує наступні функції: «Газовий потік, надходячи з відносно великою швидкістю від двигуна, через компенсатор, що служить для компенсацій переміщень від вібрацій дизеля, охолоджувану ділянку газопроводу надходить у впускну камеру пристрою для рідинного охолодження газів, на вході якого усередині розташовані конусоподібні патрубки з убудованими шнековими завихрювачами, що утворюють конфузорную зону, яка збільшує швидкість газу, одержує сильно закручений вихровий рух. Рідина (вода) через штуцер надходить у розпилювачі води й далі в патрубки), утворюючи водяну завісу, яка ефективно дробиться на порції, перемішується в потоці до дрібнодисперсного стану під дією поля відцентрово-масових сил газового потоку, що закручується». Аналіз технічних характеристик прототипу показав, що поряд з перевагами є істотні недоліки, і насамперед в основі вибору способу побудови й методу застосування запропонованого пристрою. Так, відповідно до прийнятої класифікації й результатів фундаментальних досліджень [1, 2], пропонований прототип базується на використанні у своїй основі методів і засобів «ерліфтової» газоводоконтактної технології. При цьому, їхнім істотним недоліком є обмежена площа водоконтактної газової поверхні полідисперсного газо-водяного середовища, можливість виникнення ефекту «захльобування» шнекового завихрювача, при порушенні термодинамічної рівноваги в системі теплообміну, порівняно низький коефіцієнт теплопередачі [Ку=23,8кВт/(м3 град.)] і, як наслідок, значна величина масо-габаритних характеристик. Пристрій також має специфічну конструкцію й компонування, тому що призначено для установки на підводних човнах, з метою забезпечення роботи двигуна, у тому числі, і в положенні човна «під перископом» (система РДП). Тому, для надводних кораблів (суден), пропонована тут конструкція, виявляється функціонально несумісною за умовами основного призначення. Більше того, використовуваний тут спосіб і метод абсорбції димоповітряної суміші (ДПС), для загального зниження її температури, очищення вихлопних газів від шкідливих домішок і нерозчинених залишків горіння, по показниках якості і масо-габаритних размерений застосовуваних конструкцій, залишається малоефективним, що для даного об'єкту є визначальним. Таким чином, споконвічно обрана технологія й спосіб рішення поставленого завдання, не залишають шляхів і можливостей їх оптимізації. В основу корисної моделі поставлене технічне завдання: 5 - підвищити ефективність очищення відпрацьованих газів; - виключити можливість засмічування магістралі зовнішнього охолодження; - знизити концентрацію чадного газу в складі димоповітряної суміші; - забезпечити захист пристрою абсорбера при випадковому підриві пальної суміші газів усередині димоходу; - підсилити захист навколишнього середовища від шкідливого впливу вихлопних викидів суднового двигуна. Поставлене технічне завдання досягається тим, що в заявленій корисній моделі використані елементи водоконтактних теплогенераторів для підвищення питомої тепловіддачі й коефіцієнта корисної дії [А.С. СРСР №191088, «Контактноповерхневий водонагрівач», 1967 г і патент України на винахід № 82469 «Універсальний контактноповерхневий водонагрівач», 2008 р.]. Конструктивно найближчим до рішення поставленого завдання по захисту навколишнього середовища є пристрій, пропонований патентом UA №82469 «Універсальний контактно-поверхневий водонагрівач», що являє собою автономний теплогенераторний модуль, що містить топкову шафу з комплектом змінюваних топкових арматур, колосникові решітки й зольник. У свою чергу бічні радіаційні поверхні топкової шафи є внутрішніми стінками термоакумулюючого бака. Відкрита горловина бака служить димоходом, що подає нагріту ДПС у порожнину термореакторної камери, де вона змішується й доокисляється субстанцією полум'я й водяного пару. Полум'я разом із ДПС викидається з горловини топкової шафи за рахунок конвекції палаючих газів і примусової вентиляції топки. Випар теплоносія (води) відбувається на верхній поверхні надтопкового диска, в активній зоні термореакторной камери та у порожнині водоконтактної насадки (ВКН). Водоконтактная насадка розташовується над термореакторною камерою й заповнена кільцями Рашига розміром 25 25 3мм, а в активну порожнину ВКН уведено колектор зрошення, підключений через регулювальний вентиль до зворотної магістралі системи водяного опалення. Активна порожнина ВКН знизу й зверху прикривається перфорованими кришками, причому на верхній установлюється аеродинамічний каплевідбійник, що є піддоном герметизованого вентиляційного відсіку. Всмоктувальним патрубком відцентрового вентилятора пароповітряна суміш простягається крізь порожнину ВКН і викидається в атмосферу. При цьому застосування парогазових контактно-поверхневих технологій дозволяє істотно розширити комплекс корисних ознак по очищенню ДПС щодо умов захисту навколишнього середовища й зменшення демаскуючих факторів діючого об'єкту. Так, на першому етапі застосування цих технологій, виробляється окислювання й доокислювання ДПС, що надходить, через газовідвід працюючого теплогенератора: 1-й позитивний ефект (1-й п.е.). Потім, ДПС подається на нагрівання випарника, зрошуваного краплинно-струминним по 54606 6 током теплоносія (води). При цьому відбувається бурхливе кипіння теплоносія під час якого, за рахунок відбору газами, що відходять, прихованої теплоти його кипіння, різко знижується їх температура при контакті газів з парами киплячої води (2-й п.е.). Конструкція випарника складається з наповнювальної склянки та відбиваючої водовідбірної парасольки конічної форми, які скріплені разом основами конусів різного діаметру, виконані з корозійностійкого матеріалу (нержавіючої сталі) та установлюються на виході уздовж поздовжньої осі вертикальної частини димовідводу теплогенератора (наприклад, дизеля). При цьому забезпечується максимально можливе нагрівання водовипарника й створення турбулентного потоку в робочому об'ємі термореакторної камери (ТРК) за рахунок прямого перетворення кінетичної енергії вихлопних газів, що збільшує ефективність процесів теплообміну й реакцію дисоціації окислених газів (3 і 4-й п.е.). Крім того, неабияким тут є забезпечення можливості захисту конструкції Абсорбера при випадковому підриві пальної суміші газів усередині димовідводу, що може відбуватися при початковому пуску двигуна, або різкій зміні його теплового навантаження. У цьому випадку, при збільшенні швидкості потоку вихлопних газів у тракті димовідводу, випарник, установлений на його виході, закрилками своєї парасольки формує й розвертає вектор ударного потоку вихлопних газів, у направленні компенсаційних водозахисних шторок обшивки ТРК. Закріплені на евольвектних пружинних притисках, шторки автоматично розкриваються при підвищенні динамічного тиску в об'ємі ТРК (5-й п.е.). Найзначиміший ефект - зниження температури парогазової суміші й абсорбції домішок, що містяться в ній, відбувається в робочому об'ємі водоконтактной насадки (ВКН), у який уведено розпилювач колектора, з'єднаний з виходом магістралі штатної системи водяного охолодження суднового двигуна внутрішнього згоряння система димоповітряної суміші (СДПС). Весь вільний об'єм ВКН заповнюється т.зв. кільцями Рашига, розміром 25 25 2мм, які зрошуються зворотним потоком води вторинного контуру охолодження двигуна. При цьому, крізь хаотично заповнений об'єм ВКН масою кілець, простягається потік парогазової суміші з робочої порожнини ТРК від створюваного в ній надлишкового тиску гарячих вихлопних газів і наступним їхнім розрядженням на виході ВКН, і також створюваного витяжним електровентилятором в об'ємі з'єднаного з ним вентиляційного відсіку (В). Зрошувані водяним краплинно-струминним потоком теплообмінні кільця, на поверхні яких утворюється тонка водяна плівка, пропускаючи через себе гарячі гази, створюють умови високоефективного парогазового й водяного теплобміну. При цьому, робоча площа прямого контактного теплообміну буде практично пропорційна об'єму водоконтактної насадки (6 і 7-й п.е.). 7 До цих ознак і факторів можна віднести різке зниження концентрації чадних газів за рахунок їх повного або часткового окислювання пароповітряною сумішшю і подальшим розчиненням їхніх окислів у водному середовищі, а також абсорбція нерозчинної суспензії, що міститься в складі ДПС, прогнаної крізь об'єми зрошення й конденсації рідини, що утилізується. Окислювання чадних газів (СО) у водоконтактних нагрівальних установках відбувається найінтенсивніше при температурі водоконденсата в межах 60-85 С. Витягнутий таким чином з вихлопної ДПС чадний газ перетворюється в діоксид вуглецю - (СО2), що у вигляді розчину вільної вуглекислоти міститься у воді, що утилізується. Також нагрівання, випар і високотемпературна конденсація пару води в замкненому об'ємі забезпечують активну адгезію нерозчинної суспензії водяним конденсатом ( 8-й п.е.). Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: на Фіг.1 - абсорбер вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння. Термореакторно-Парофільтруючий модуль. Загальний вигляд. на Фіг.2 - функціонально-електрогідравлічна схема заявленого абсорбера вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння. Як показано на кресленні (Фіг.1) - Термореакторний – парофільтруючий модуль (ТР- ПФМ) 1, містить: зливальний патрубок 2 вторинного контура охолодження суднового двигуна внутрішнього згоряння, вентиляційний відсік З, колектор водяного зрошення 4, водоконтактну насадку 5, заповнену кільцями Рашига розміром 25 25 3мм, термореакторну камеру 6, парасольку-випарник 7 зворотної води вторинного контуру, вихідний патрубок 8 газопроводу димоповітряної суміші СДПС, термоакумулюючий бак 9, каркас модуля 10, кріпильний фланець 11, вхідне сопло 12 вентилятора, відцентровий вентилятор 13, електродвигун 14, кронштейн 15, патрубок 16 контуру зовнішнього охолодження, зливальний патрубок 17. На Фіг.2 представлена функціональна схема Абсорбера газоповітряних викидів суднового двигуна внутрішнього згоряння, що включає модуль ТР-ПФМ 1 і комплекс обслуговуючих пристроїв, у тому числі: Блок індикації й контролю системи автоматичного керування (САК-БЛИК) 18, ПІД-Регулятор (ПИД-Р1) 19, фланець газовихлопу ДПС 20, СДПС 21, калорифер 22, пневмоглушник (Г) 23, газопровід 24, кінгстон (КН1) 25 вторинного контуру охолодження СДПС, ПІД-Регулятор (ПИД- Р2) 26, електронасос (Н2) 27, сепаратор (С) 28 лляльних вод, електронасос (Н2) 29, бак утилізаційний (БУ) 30, бак розширювальний (БР) 31, кінгстон (КН2) 32 контури зовнішнього охолодження. Працюючий двигун (СДПС) 21 по ланцюгові пристроїв: фланець газовихлопу ДПС 20, пневмоглушник 23 і газопровід 24, покриті термо- та звукоізолюючими матеріалами, викидає під тиском гарячі вихлопні гази, що складаються, в основному, з окислів вуглецю (СО), азоту (NO і NO2), пару води, часток залишків палива й фракції масляних крапель. 54606 8 Відповідно до пропонованого рішення, вся димоповітряна суміш, що викидається двигуном (ДПС), підводиться трубопроводом (газовідводом 24) до кріпильного фланця 11 модуля (ТР-ПФМ) 1. Кріпильний фланець 11, що є частиною вихідного патрубка 8, герметично встановлюється на днище термоакумулюючого бака 9. Зовнішня поверхня вихідного патрубка 8 газопроводу 24, за допомогою термостійкого компаунда (наприклад, клей «838») покривається шаром термозахисної водостійкої кераміки (наприклад, марки ТЗМК), кінці якої облицьовуються корозійностійким матеріалом. На верхньому кінці патрубка 8 установлюється бризкозахисна парасолька, виконана з термостійкої сталі. Центр намету парасольки перфорований радіальними отворами й разом з конічною склянкою утворюють пасивний випарник води. У зборі вихідний патрубок 8 газопроводу розташовується по центру симетрії термоакумулюючого бака 9, а зовнішні стінки останнього утворюють несучий конструктив термоактивної частини модуля 1. Верхня поверхня бака 9 закрита конічною діафрагмою, крізь центральний зливальний отвір якої пропускається вихідний патрубок 8, а зовнішні крайки останньої герметично приварюються до стінок бака 9. По заданій висоті, між звареним швом діафрагми й верхнім зрізом зазначеного бака розташовується термореакторна камера (ТРК) 6, що зверху обмежена рознімним з'єднанням типу «ластівчин хвіст». Конструктивно зазначений рознімач сформований на корпусі верхньої обичайки модуля 1, що містить водоконтактну насадку (ВКН) 5, колектор водяного зрошення 4, вентиляційний відсік 3 і зливальний патрубок 2 вторинного каскаду охолодження СДПС. Заявлена корисна модель працює таким способом. При роботі двигуна (СДПС) 21 гаряча димоповітряна суміш (ДПС), що надходить по газопроводу 24 до вихідного патрубка 8, подається через нього на нагрівання випарника й далі, в об'єм термореакторної камери (ТРК) 6, де при температурі газів 300-550 С, забезпечується її доокислення й змішування з парами води вторинного контуру СДПС 21, подаваної штатним насосом системи охолодження двигуна. Випар води вторинного контуру здійснюється випарником, установленим на парасольці 7 у порожнині ТРК 6, а також в активному об'ємі ВКН 5. У термореакторній камері відбувається одночасно декілька фізико-хімічних процесів, у тому числі: турбодинаміка й суперпозиція вихрів гарячих газів, водяного пару і конденсату, адгезія зважених нерозчинних і твердих часток парами води й конденсату; хімічна реакція доокислення газоповітряної суміші. Відмінною рисою роботи ТРК є застосування, найчастіше як хімічного реактиву - морської води. В узагальненому уявленні морська вода містить весь перелік елементів таблиці Менделєєва. Однак, значиму величину в ній становлять іони хлору, кальцію, натрію, магнію, брому та йоду, які незалежно від рівня концентрації розчинених солей 9 (у середніх значеннях) зберігають постійне співвідношення рівне S=0.03+1,805CL, і визначене в %о ( г/кг) терміном - «солоність». Величина солоності морської води у використовуваних емпіричних константах становить величину від 9%о для внутрішніх морів і до 35 %o - для океанів. Застосування нагрівачів, що використовують як теплоносій морську воду, має свої особливості. Установлено, що з ростом концентрації розчинених у воді CL і SO4 швидкість корозії стали у воді, що містить розчинений кисень, різко зростає, незалежно від індексу насичення (І). Вода, навіть із позитивним індексом насичення, при сумарній концентрації CL і SO4 більше 50мг/л, є сильноагресивною при наявності в ній розчиненого кисню. Звідси, для пропонованого абсорбера виникає ряд специфічних вимог і проблем, включаючи наступні: 1. Регенерація газової складу вихлопної газоповітряної суміші (ГПС) СДПС. 2. Адгезія й утилізація нерозчинних рідких і твердих часток вихлопної димоповітряної суміші (ДПС). 3. Деаерація зливальної води охолодження суднової енергетичної установки. 4. Усунення (зниження) накипоутворень в арматурах і теплонапружених вузлах установки. 5. Охолодження парогазової суміші (ПГС), що викидається. Виконання перерахованих вище вимог досягається за рахунок специфічної конструкції активних частин і режимів роботи термореакторногопарофільтруючого модуля (ТР-ПФМ) 1, що включає у своєму складі: вентиляційний відсік 3, колектор зрошення 4, водоконтактну насадку (ВКН) 5, термореакторную камеру (ТРК) 6, водозахисну парасольку з випарником 7, патрубок газовідводу 8. Регенерація газового складу вихлопу СДПС здійснюється шляхом створення умов реакції для різних компонентів ГВС. Так, для оптимальних умов доокислення СО необхідне підтримання невисокої температури насиченої водяної пари, створюваної випарником, убудованого в корпус водозахисної парасольки 7 і далі його конденсації в порожнині ВКН 5, при температурі 45-60 С. При цьому дигідрид вуглецю СО2, що утворився у вигляді розчину вугільної кислоти (Н2СО3), зливається в термоакумулюючий бак 8 через горловину його діафрагми. Ступінь насичення, води вуглекислотою залежить від кількості вуглекислого газу, що міститься у ГВС, часу безпосереднього зіткнення газів з водою або парою й площею контактуючої поверхні. Ступінь насичення води вуглекислотою, у першому наближенні, підкоряється закону Генрі, відповідно до якого концентрація розчиненого газу (Ссо2), пропорційна парціальному тиску його над рідиною (Рсо2) і коефіцієнту розчинності (Ксо2), що залежить від температури рідини й виду газу: Ссо2=Ксо2*Рсо2 Дані, отримані емпіричним методом по визначенню величини СО2, що втримується у воді при температурі 60 С із коефіцієнтом надлишку повіт 54606 10 ря (aт)=1,0-1,8, становлять 40-50мг/л. Розчинена в нагрітій воді вуглекислота визначає рівновагу інших вуглекислотних сполук, зокрема бікорбонатних іонів НСО3-, карбонатних СО22- кальцієвих Са2+ 2+ і магнієвих Mg . У контактних нагрівачах нагрівання води до 60-70 С, що має карбонатну твердість понад 6.0мг екв./л викликає випадання з неї в осад, наприклад, карбонатів кальцію й магнію згідно нижче наведених рівнянь: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO3 + H2O Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO3 + H2O У прісній воді, що нагрівається контактним способом, може бути присутнім вільна вугільна кислота (Н2СО3), у той час як у морській воді, що має позамежну карбонатну твердість, всі бікарбонатні іони виявляються зв'язаними карбонатними іонами Са, Mg і ін. У такий спосіб відбувається основний відбір газів СО та СО2 зі складу вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння. Незначна частка СО2, у вигляді недисоційованої вугільної кислоти викидається витяжним вентилятором разом з насиченими парами пароповітряної суміші (ППС). Класифіковуваними компонентами ГПС працюючих двигунів внутрішнього згоряння, що викидається, крім уже згаданих СО та СО2, є окисли молекулярного азоту (N2), що представляють собою газові фракції NО і NO2 без кольору й без запаху, але завдають шкідливого впливу, переважаючи ці властивості окислів вуглецю в 10-15 разів. Розчинність газів NO у воді незначно перевершує CO, однак за рахунок інертності молекулярного азоту N2, для окислювання його потрібна висока температура вологомісткого палива з температурою горіння в кілька сотень град., С. Ці умови в робочому режимі забезпечуються двигунами внутрішнього згоряння. Для ефективної утилізації окислів азоту, краще мати його у вигляді доокисленої фракції NO2. При цьому, якщо окис NO з повітря може бути дисоційованим водою в невеликих концентраціях, то NO2 вступає з водою в реакцію повністю, утворюючи при цьому нешкідливі сполуки. Виходячи з вище викладеного, весь тракт газопроводу СДПС, повинен мати ефективну термоізоляцію, включаючи патрубок газовідводу 8 модуля ТР-ПФМ 1. Далі, абсорбція димоутворюючих фракцій працюючого двигуна внутрішнього згоряння виконується шляхом адгезії з наступною утилізацією нерозчинних крапель робочих рідин і твердих часток, які містяться в ДПС, що викидається. Каплеподібна сполука робочих рідин складається із залишків незгорілого палива й мастильних матеріалів, тверді частки являють собою окалину металу й графітові твердотільні утворення від згорілих домішок паливних і мастильних матеріалів. Захват цих крапель і часток відбувається струйно-краплинним зрошенням теплоносія, що зливається, надходить із системи охолодження СДПС через патрубок 2 на колектор зрошення 4, 11 змонтованим усередині водоконтактної насадки 5, а також конденсатом насиченої пари, що утворюється в об'ємах ВКН 5 і термореакторній камері (ТРК) 6. Водоконденсат, що утворився, стікає по стінках ТРК і далі по похилій діафрагмі, у порожнину термоакумуляторного бака (ТАБ) 9. Нахил кришки діафрагми ТАБ виконаний з умовою забезпечення необхідного стоку водоконденсата й захисту порожнини ТРК від рівня води, що змінюється за крену й диференту судна. ТАБ 9 має нагнітаючий вентиль 16 охолоджуючого контуру й комбінований щілинний вентиль 17, що виконує роль гідродинамічного стабілізатора рівня заповнення ТАБ. Деаерація води 2-го контуру охолодження СДПС, пропущеної через ТР-ПФМ 1, виконується супутніми процесами, що забезпечують відбір кисню О2 з водокоденсату. Споконвічно ДПС, що надходить по магістралі газовідводу 24 і патрубку 8, подається в ТРК 6 при коефіцієнті надлишку повітря КНП

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Absorber of exhaust emissions of ship internal combustion engine

Автори англійською

Kharchenko Anatolii Stepanovych, Kozyk Yevhienii Mikhailovich

Назва патенту російською

Абсорбер выхлопных выбросов судовых двигателей внутреннего сгорания

Автори російською

Харченко Анатолий Степанович, Козик Евгений Михайлович

МПК / Мітки

МПК: B63H 21/32

Мітки: згоряння, суднових, двигунів, викидів, абсорбер, вихлопних, внутрішнього

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-54606-absorber-vikhlopnikh-vikidiv-sudnovikh-dviguniv-vnutrishnogo-zgoryannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Абсорбер вихлопних викидів суднових двигунів внутрішнього згоряння</a>

Подібні патенти