Силова установка

Силова установка, що містить двигун внутрішнього згоряння з системою охолоджування і електричним генератором, який встановлений на його валу, турбіну, пристрій для видалення тепла, конденсатор з системою охолоджування, насоси, яка відрізняється тим, що турбіна виконана гідропаровою у вигляді сегнерова колеса і встановлена в кінематичному ланцюзі установки, причому вхід турбіни сполучений з виходом системи охолоджування двигуна, а вихід турбіни, через конденсатор і насос, сполучений з входом системи охолоджування двигуна. UA (21) a200912402 (22) 01.12.2009 (24) 11.10.2010 (46) 11.10.2010, Бюл.№ 19, 2010 р. (72) БУЛАТ АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, ЧЕМЕРИС ІГОР ФЕДОРОВИЧ, КОМЛЕВА ІРИНА ЮРІЇВНА (73) ІНСТИТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ ІМ. М.С. ПОЛЯКОВА НАН УКРАЇНИ (56) FR 2501782, F02B41/00, 67/00, 69/00, F01P3/22, 17.09.1982 RU 2160370, F01K23/10, 10.12.2000 SU 1671931, F02G5/04, 23.08.1991 SU 1760136, F01K23/00, 07.09.1992 Сегнерово колесо. Сайт РУБРИКОН. Режим доступу: http://www.rubricon.com/qe.asp?qtype=4&qall=1&aid ={4735C92E-4E0B -43D4-BA9685514DBD2449}&id=1&fstring1=%u0441%u0435%u0 433% u043D%u0435%u0440%u043E%u0432%u043E%20 %u043A%u043E%u043B% u0435%u0441%u043E&rq=1&onlyname=checked&n ewwind=&psize=10&pn= 1&selw=checked, увесь документ C2 2 (19) 1 3 сконалення силової установки, в якій за рахунок того, що турбіна виконана гидропаровою у вигляді сегнерова колеса і встановлена в кінематичному ланцюзі установки, причому вхід турбіни сполучений з виходом системи охолоджування двигуна, а вихід турбіни сполучений з входом системи охолоджування двигуна, забезпечується підвищення ККД по виробленню електроенергії, і, як наслідок, підвищення надійності установки і зниження капітальних витрат Поставлене завдання вирішується тим, що силова установка що містить двигун внутрішнього згоряння з системою охолоджування і електричним генератором, який встановлений на його валу, турбіну, пристрій для видалення тепла, конденсатор з системою охолоджування, насоси, стосовно винаходу турбіна виконана гидропаровою у вигляді сегнерова колеса і встановлена в кінематичному ланцюзі установки, причому вхід турбіни сполучений з виходом системи охолоджування двигуна, а вихід турбіни, через конденсатор і насос, сполучений з входом системи охолоджування двигуна. Виконання турбіни гидропаровою забезпечує безпосереднє перетворення теплової енергії гарячої води системи охолоджування в кінетичну енергію гидропарового струменя і, отже, в механічну енергію турбіни. Встановлення гидропарової турбіни в кінематичний ланцюг силової установки забезпечує безпосередню передачу механічної енергії турбіни в крутильний момент на валу двигуна. Отже, при постійній потужності електричного генератора за рахунок механічної енергії турбіни, що реалізовує теплову енергію гарячої води системи охолоджування, забезпечується зниження споживання газу з мережі і навпаки, при постійній витраті газу забезпечується збільшення електричної потужності, що віддається в мережу генератором, тобто збільшується ККД установки. Крім того, за рахунок відсутності в установці, що пропонується, конденсатора-випарника і другого електричного генератора підвищується надійність роботи силової установки, і знижуються капітальні витрати. Силова установка, схема якої приведена на фіг. 1, містить двигун внутрішнього згоряння 1 з системою охолоджування 2, що має вхід 3 і вихід 4, причому, на валу двигуна розміщені електричний генератор 5 і гидропарова турбіна 6, на вхід якої поступає гаряча вода з виходу 4 системи охолоджування двигуна 1, а вихід турбіни сполучений через конденсатор 7 і насос 8 з входом 4 системи охолоджування двигуна. Система охолоджування конденсатора містить послідовно включений пристрій для видалення тепла 9, у вигляді повітряного 92294 4 радіатора, і насос 10 системи охолоджування конденсатора. Силова установка працює таким чином. Газ (або шахтна метаноповітряна суміш) подається на газопоршневий двигун внутрішнього згоряння 1, вал якого під дією тиску газу, що утворюється при згорянні, починає обертатися разом з розміщеними на його валу електричним генератором 5 і гидропаровою турбіною 6. При роботі двигуна 1 робоча рідина в системі охолоджування 2 двигуна 1 нагрівається до температури 110-120 C і насосом 8 подається на вхід гидропарової турбіни 6, в дифузорі якої тиск падає нижче за тиск насичення, утворюється парова фаза і пароводяний струмінь, що вилітає з дифузора, створює реактивну силу і додатковий крутильний момент на валу двигуна 1, допомагаючи йому долати момент опору електричного генератора 5, що віддає електричну енергію в мережу. Таким чином, гидропарова турбіна 6, перетворюючи теплову енергію системи охолоджування 2 двигуна 1 в механічну, віддає цю енергію на вал двигуна 1, розвантажуючи його і підвищуючи його ККД. Пароводяна суміш з виходу гидропарової турбіни 6 поступає в конденсатор 7, де конденсується і у вигляді рідини, за допомогою насоса 8, знов подається на вхід 4 системи охолоджування 2 двигуна внутрішнього згоряння 1. Насос 10 прокачує рідину через елемент конденсатора 7, що охолоджує, і пристрій для видалення тепла 9. При цьому, момент навантаження на валу двигуна 1 зменшується і він споживає менше газу при постійності електричної потужності, що генерується. При тому ж споживанні газу двигун 1 разом з турбіною 6 можуть працювати з електричним генератором більшої потужності. У силовій установці, що заявляється, підвищення ККД по виробленню електроенергії забезпечується відсутністю необоротних втрат енергії в конденсаторі-випарнику і другому електричному генераторі, які не входять до складу силової установки, що підвищує надійність її роботи і зменшує капітальні витрати. Джерела інформації 1. Белошицкий М.В. Использование шахтного метана в качестве энергоносителя І М.В. Белошицкий, А.А. Троицкий // Турбины и дизели. - 2006. № 6. - C 2-8. 2. Булат А.Ф. Научно-технические основы создания шахтных когенерационных энергетических комплексов / А.Ф. Булат, И.Ф. Чемерис. - К.: Наукова думка, 2006. - 176 с. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 92294 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601