Спосіб вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті

1. Спосіб вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті, який передбачає спалювання палива, що спрямовується з джерела палива в двигун внутрішнього згоряння, який включає перетворення потенційної енергії палива у двигуні внутрішнього згоряння в механічну енергію, перетворення в генераторі вищезгаданої механічної енергії в електричну енергію, часткового поглинання тепла з конструкційних елементів електроенергетичного агрегату, отриманого при охолодженні двигуна і генератора, і спрямування вищезгаданого тепла для корисних цілей, який відрізняється тим, що як паливо застосовують U 2 (19) 1 3 Відомий спосіб опалювання приміщення і виробництва електроенергії (US7284709, МПК F24D 5/00, дата публікації 2007-10-23) що передбачає вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті, що включає спалювання палива, наприклад дизельного палива або бензину, що спрямовується з джерела палива в двигун внутрішнього згоряння, перетворення потенційної енергії палива у двигуні внутрішнього згоряння в механічну енергію, перетворення в генераторі вищезгаданої механічної енергії в електричну енергію і в повітряний потік, що проходить через повітрозабірник і через генератор і двигун і навколо них, поглинання тепла, отриманого при охолодженні двигуна і генератора принаймні частиною повітряного потоку, спрямування вищезгаданого тепла для корисних цілей. Відомий метод генерування енергії в транспортному засобі (US6662563, МПК F02B 75/00; F02B 75/16; F02B 63/04; F02B 63/00; F02G 5/00; F02G 5/02; F02G 003/00, дата публікації 16.10.2003), який включає спрямування палива від джерела палива в двигун внутрішнього згорання, перетворення потенційної енергії палива на механічну енергію, разом з формуванням потоку повітря, перетворення вищезгаданої механічної енергії на електричну енергію в генераторі і динамічну енергію повітряного потоку повітря, який пропускають і через внутрішні порожнини і огородження генератора і двигуна, абсорбцію тепла, вироблюваного в двигуні і генераторі щонайменше частиною повітряного потоку, і витягування (поглинання) тепла з конструктивних елементів в процесі теплообміну та спрямування вищезгаданого тепла для корисних цілей. Недоліком зазначених вище способів є те, що в них лише частина тепла передається у повітря для спрямування вищезгаданого тепла для корисних цілей. Значна частина втрачається з газами, що відходять у навколишнє середовище. Задачею розробки є створення способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті, в якому за рахунок застосування спеціального виду палива та зміни дій по організації процесу теплообміну покращується процес теплообміну та обсяг спрямування вищезгаданого тепла до споживачів для корисних цілей. Для вирішення цієї задачі спосіб вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті передбачає спалювання палива, що спрямовується з джерела палива в двигун внутрішнього згоряння, який включає перетворення потенційної енергії палива у двигуні внутрішнього згоряння в механічну енергію, перетворення в генераторі вищезгаданої механічної енергії в електричну енергію, часткового поглинання тепла з конструкційних елементів електроенергетичного агрегату, отриманого при охолодженні двигуна і генератора, і спрямування вищезгаданого тепла для корисних цілей. Новим у способі є те, що як паливо застосовують газоподібне паливо, а продукти його згоряння у двигуні внутрішнього згоряння спрямовують для охолодження рідиною, яку після підігріву спрямовують на теплопостачання. 63552 4 Застосування змін в організації процесу теплообміну та застосування спеціального виду палива суттєво підвищує обсяг відбору тепла, що генерується в процесі, покращує процес теплообміну та відкриває додаткові можливості по вдосконаленню способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті. В окремих варіантах реалізації способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті охолодження здійснюють шляхом прямого контактного теплообміну між продуктами згоряння та рідиною. Застосування у способі генерування енергії прямого контактного теплообміну має ряд переваг в порівнянні з використанням теплопередачі через поверхню теплообміну у першу чергу за рахунок низьких коефіцієнтів тепловіддачі газоподібної фази до проміжної поверхні теплообміну. Розпилювана рідина має значну поверхню її крапель, які більш щільно заповнюють потік газу що суттєво зменшує теплопередачу всередині потоку газової фази. Конвективний теплообмін в тонких краплях забезпечує досить високий коефіцієнт тепловіддачі. За рахунок зазначеного забезпечується можливість більш глибокого охолодження газової фази, сорбції домішок у потоці газу та вологи, що присутня у газовій фази внаслідок згоряння, зокрема, природного газу. Це також суттєво покращує зміст вихлопних газів, що скидаються в атмосферу та сприяє охороні навколишнього середовища. Передача тепла можлива також в умовах випару або кипінні, так і при конвективному теплообміні до недогрітої до температури випару рідини. При цьому на поверхні теплообміну відсутні пульсації тиску і температури, характерні для кипіння рідини в замкнутих каналах. В окремих варіантах реалізації способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті воду для здійснення контактного теплообміну між продуктами згоряння та водою подають у кількості що забезпечує її нагрів до меж 93-99 °C та витримують в такому стані в відкритому в атмосферу сосуді. Внаслідок застосування зазначених режимів способу, розчинення у воді газів з вихлопу різко зменшується, що покращує наступний процес використання підігрітої у способі води. В окремих варіантах реалізації способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті рН рідини після здійснення нагріву коригують. Внаслідок застосування зазначеного способу, додатково покращується наступний процес використання підігрітої у способі води. В окремих варіантах реалізації способу вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті газоподібне паливо перед спалюванням зволожують підігрітою водою. Застосування зазначених дій суттєво підвищує питому щільність робочого тіла в двигуні, що суттєво підвищує його питому потужність, та призводить до підвищення компактності електроенергетичного агрегату. Одночасно з цим суттєво зменшується маса продуктів вихлопу що скидаються в атмосферу внаслідок того, що вся вода, 5 яка додавалася для зволоження в робоче тіло, та що виникла внаслідок згоряння, наприклад метану, видаляються з продуктів згоряння та зі своїм теплом йдуть на корисне використання цього тепла. Спосіб вироблення енергії в компактному електроенергетичному агрегаті ілюструється прикладами його застосування. На фіг. 1 зображено варіант реалізації способу на прикладі електроенергетичного агрегату, в якому поглинання тепла з продуктів згоряння здійснюється у поверхневому теплообміннику, а на фіг. 2 варіант реалізації способу на прикладі електроенергетичного агрегату, в якому охолодження продуктів згоряння здійснюють шляхом прямого контактного теплообміну між продуктами згоряння та водою, яку частково спрямовують для зволоження палива, яке спрямовується в двигун внутрішнього згоряння. Електроенергетичний агрегат, зображений на фіг. 1 та фіг. 2, містить лінію подачі палива 1, на який може бути встановлено ежекційний пристрій 2. Лінія подачі палива 1 в електроенергетичний агрегат з'єднана з двигуном внутрішнього згоряння 3, який механічно з'єднано з генератором 4. Лінія подачі електричної енергії 5, отримана з генерато Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 63552 6 ра, з'єднана з розподілювачем 6. Лінія відводу продуктів згоряння 7 з'єднана з входом гріючої сторони поверхневого 8 або контактного 9 теплообмінника. Система теплопостачання (не показано) містить лінію подачі теплоносія 10 на підігрів та лінію відводу підігрітого теплоносія 11, на який може бути встановлено патрубок 12 підводу підігрітої рідини ежекційний пристрій 2. Працюють зазначені електроенергетичні агрегати наступним чином. Газоподібне паливо по лінії подачі палива 1 спрямовується в двигун внутрішнього згоряння 3, який завдяки згорянню палива забезпечує генерацію електричної енергії у генераторі 4. Отримана електрична енергія подається через розподілювач 6 користувачам. Продукти згоряння по лінії відводу продуктів згоряння 7 подаються на вхід гріючої сторони поверхневого 8 або контактного 9 теплообмінника, де забезпечують підігрів теплоносія системи теплопостачання (не показано). У варіанті реалізації способу, представленому на фіг. 2, підігріта вода, яка відводиться з контактного теплообмінника 9 по лінії відводу підігрітого теплоносія 11 додатково по патрубка 12, подається на ежекційний пристрій 2, після якого зволожене паливо подається в двигун внутрішнього згоряння 3. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601