Тригенераційна установка

Реферат: Тригенераційна установка належить до галузі теплоенергетики, зокрема може використовуватися як і автономна енергоустановка для стаціонарних і пересувних об'єктів з метою одночасного виробництва холоду, електричної та теплової енергії. У тригенераційній установці, яка має з прототипом спільну ознаку - чотирициліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згорання з електрогенератором, утилізатор-охолоджувач газоповітряної суміші продуктів згорання з системою трубопроводів і газоходів, сорочку охолодження внутрішнього контуру мастила і охолоджувальної рідини двигуна, теплообмінник теплоутилізатор розв'язки рідинних потоків, контур системи охолодження двигуна з циркуляційним насосом та контур охолодження води мережі теплопостачання з циркуляційним насосом, згідно з винаходом, додатково містить у своєму корпусі пристрій підігріву паливної суміші, вихрову трубу, теплоутилізатор відпрацьованих газів, причому пристрій підігріву паливної суміші, вихрова труба та теплоутилізатор відпрацьованих газів з'єднані між собою послідовно. UA 97931 C2 (12) UA 97931 C2 UA 97931 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується теплоенергетики і може бути використаний в автономних енергоустановках [для стаціонарних і пересувних об'єктів з метою одночасного виробництва холоду, електричної та теплової енергії. Існує велика кількість промислових об'єктів, які потребують забезпечення холодом, тепловою та електричною енергією. Особливо гостро така задача постає для газової промисловості, коли в періоди незапланованих відключень постачання енергетичних ресурсів компресорних станцій, виникають порушення в роботі апаратів повітряного охолодження, осушення та інших систем автоматизованого керування виробничим процесом транспортування газу в цілому. Для цього необхідно поєднати переваги когенераційних установок з пристроями виробництва холоду шляхом створення тригенераційної установки. Відома когенераційна установка складається з газопоршневого двигуна з електрогенератором, охолоджувачами наддувочної газоповітряної суміші, мастила й води внутрішнього контуру двигуна, теплового насоса, теплообмінника-утилізатора теплоти відпрацьованих газів двигуна, системи трубопроводів і газоходів [1]. Дана когенераційна установка, як і тригенераційна установка, що заявляється, містить у своєму складі тепловий насос. Однак, на відміну від тригенераційної установки, тепловий насос когенераційної установки розміщений поза двигуном внутрішнього згорання, що збільшує втрати теплової енергії, як робочого тіла когенераційної установки, яке приймає безпосередню участь у процесі виробництва енергетичних ресурсів, що зменшує ефективність когенераційної установки по критерію виробництва теплової та електричної енергії. Найбільш близьким за сукупністю ознак до винаходу, вибраного нами за прототип, є когенераційна установка з тепловим насосом, згідно з яким установка містить чотирициліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згорання з електрогенератором, утилізатор-охолоджувач газоповітряної суміші продуктів згорання з системою трубопроводів і газоходів, сорочку охолодження внутрішнього контуру мастила і охолоджувальної рідини двигуна, теплообмінник - теплоутилізатор розв'язки рідинних потоків, контур системи охолодження двигуна з циркуляційним насосом та контур охолодження води мережі теплопостачання з циркуляційним насосом, причому два циліндри двигуна виконують традиційну функцію, а два інші є компресорами теплового насоса [2]. Однак, на відміну від винаходу, у способі-прототипі відсутні пристрої для виробництва холоду, що не дає можливість одночасно виробляти холод, теплову та електричну енергію. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення установки шляхом додаткового її оснащення пристроєм підігріву паливної суміші, вихровою трубою, теплоутилізатором відпрацьованих газів, що забезпечить одночасне виробництво холоду теплової та електричної енергії. Поставлена задача вирішується тим, що у тригенераційній установці, яка має чотирициліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згорання з електрогенератором, утилізатор-охолоджувач газоповітряної суміші продуктів згорання з системою трубопроводів і газоходів, сорочку охолодження внутрішнього контуру мастила і охолоджувальної рідини двигуна, теплообмінник - теплоутилізатор розв'язки рідинних потоків, контур системи охолодження двигуна з циркуляційним насосом та контур охолодження води мережі теплопостачання з циркуляційним насосом, згідно з винаходом, додатково містить у своєму корпусі пристрій підігріву паливної суміші, вихрову трубу, теплоутилізатор відпрацьованих газів, причому пристрій підігріву паливної суміші, вихрова труба та теплоутилізатор відпрацьованих газів з'єднані між собою послідовно. Технічний результат, якого можна досягти при використанні винаходу, полягає в тому, що забезпечується одночасне виробництво холоду теплової та електричної енергії. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу та технічним результатом простежується в тому, що нові ознаки, які введені у тригенераційну установку, а саме пристрій підігріву паливної суміші, вихрова труба, теплоутилізатор відпрацьованих газів, за рахунок поетапної утилізації теплоти відпрацьованих газів та розподілення теплової енергії на холодний та теплий потік з відомими ознаками когенераційної установки, яка містить чотирициліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згорання з електрогенератором, утилізатор-охолоджувач газоповітряної суміші продуктів згорання з системою трубопроводів і газоходів, сорочку охолодження внутрішнього контуру мастила і охолоджувальної рідини двигуна, теплообмінник теплоутилізатор розв'язки рідинних потоків, контур системи охолодження двигуна з циркуляційним насосом та контур охолодження води мережі теплопостачання з циркуляційним насосом, причому два циліндри двигуна виконують традиційну функцію, а два інші є 1 UA 97931 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 компресорами теплового насоса, що в результаті забезпечує одночасне виробництво холоду, теплової та електричної енергії. Вплив поєднання роботи пристрою підігріву паливної суміші, вихрової труби, теплоутилізатора відпрацьованих газів на отримання зазначеного технічного результату очевидний - пониження внутрішньої енергії відпрацьованих газів з одночасним виробництвом холоду забезпечує більш високий коефіцієнт перетворення енергії у даній тригенераційній установці. Суть винаходу пояснюється кресленням. На кресленні зображено тригенераційну установку, яка складається із пристрою підготовки паливної суміші 1, пристрою підігріву паливної суміші 2, чотирициліндрового чотиритактного двигуна внутрішнього згорання 3, електрогенератора 4, теплоутилізатора 5, патрубків 6, 8, 9, 13, 15, вихрової труби 7, теплоутилізатора відпрацьованих газів 10, циркуляційних насосів 11, 17, патрубка відпрацьованих газів 12, теплообмінника-утилізатора 14, триходового клапанатермостата 16. Пристрій підготовки паливної суміші 1 з'єднаний послідовно з пристроєм підігріву паливної суміші 2 та чотирициліндровим чотиритактним двигуном внутрішнього згорання 3, до якого підключений електрогенератор 4 та теплоутилізатор 5. Теплоутилізатор 5 через патрубок 6 послідовно з'єднаний з пристроєм підігріву паливної суміші 2 та вихровою трубою 7. Вихрова труба 7 з'єднана через патрубок 8 з мережею трубопроводів споживача холоду, а через патрубок 9 - з теплоутилізатором відпрацьованих газів 10. Теплоутилізатор відпрацьованих газів 10 з'єднаний з теплоутилізатором 5, циркуляційним насосом 11 та патрубком відпрацьованих газів 12. Теплоутилізатор 5 через патрубок 13 з'єднаний з теплообмінникомутилізатором 14, який через патрубок 15 з'єднаний з мережею трубопроводів споживача теплової енергії. Теплообмінник - утилізатор 14 з'єднаний послідовно з триходовим клапаномтермостатом 16, циркуляційним насосом 17 та системою охолодження двигуна внутрішнього згорання 3. Тригенераційна установка працює наступним чином. У пристрої підготовки паливної суміші 1 відбувається формування паливної суміші з подальшим її осушенням у пристрої підігріву паливної суміші 2, після чого по трубопроводу паливна суміш подається у два циліндри чотирициліндрового чотиритактного двигуна внутрішнього згорання 3. Гарячі відпрацьовані гази, що вивільнюються з циліндрів, по трубопроводу потрапляють у теплоутилізатор 5, де втрачають більшу частину теплової енергії, знижуючи свою температуру з 700 °C до 100 °C та в подальшому засмоктуються по трубопроводах іншими циліндрами, що працюють у компресорному режимі. Відпрацьовані гази через патрубок 6 надходять у пристрій підігріву паливної суміші 2, де віддають частину теплової енергії і надходять у вихрову трубу 7, де відбувається розподіл охолоджених відпрацьованих газів на холодний та теплий потік, які відводяться відповідно через патрубок 8 в мережу трубопроводів споживача холоду і через патрубок 9 в теплоутилізатор відпрацьованих газів 10. У теплоутилізаторі відпрацьованих газів 10 відбувається теплообмін між теплим потоком відпрацьованих газів та охолоджувальною рідиною, що подається через циркуляційний насос 11. В результаті охолоджені відпрацьовані гази через патрубок 12 направляються в атмосферу, а підігріта охолоджувальна рідина надходить у теплоутилізатор 5, яка після утилізації теплоти відпрацьованих газів, вивільнених з циліндрів чотирициліндрового двигуна внутрішнього згорання 3 через патрубок 13 надходить у теплообмінник-утилізатор 14, в якому здійснюється теплообмін між рідиною системи охолодження двигуна внутрішнього згорання 3 та підігрітою охолоджувальною рідиною. В результаті такого теплообміну в теплообміннику-утилізаторі 14 підігріта охолоджувальна рідина через патрубок 15 надходить в мережу трубопроводів споживача теплової енергії. Вироблена чотирициліндровим чотиритактним двигуном внутрішнього згорання 3 механічна енергія передається по валу до електрогенератора 4 для виробництва електроенергії. Реалізація винаходу порівняно з прототипом дозволяє одночасно виробляти холод, теплову та електричну енергії, що дозволяє збільшити ефективність роботи таких установок. Джерела інформації: 1. Бойчук В.В., Голеншин В.В. Когенераційна установка. Деклараційний патент на корисну модель № 43561, 25.08.2009, бюл. № 16. 2. Годованський Ю.З., Стецько А.Є., Білявський Л.А., Білявський М.Л. Когенераційна установка з тепловим насосом. Деклараційний патент на корисну модель № 52822, 10.09.2010, бюл. № 17. 2 UA 97931 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 1. Тригенераційна установка, що включає чотирициліндровий чотиритактний двигун внутрішнього згорання з електрогенератором, утилізатор-охолоджувач газоповітряної суміші продуктів згорання з системою трубопроводів і газоходів, сорочку охолодження внутрішнього контуру мастила і охолоджувальної рідини двигуна, теплообмінник - теплоутилізатор розв'язки рідинних потоків, контур системи охолодження двигуна з циркуляційним насосом та контур охолодження води мережі теплопостачання з циркуляційним насосом, яка відрізняється тим, що додатково містить у своєму корпусі пристрій підігріву паливної суміші, вихрову трубу, теплоутилізатор відпрацьованих газів. 2. Тригенераційна установка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що пристрій підігріву паливної суміші, вихрова труба та теплоутилізатор відпрацьованих газів з'єднані між собою послідовно. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 3