RU2421626C1

RU2421626C1 - Heat power plant

Info

Publication number: RU2421626C1
Application number: RU2009149768/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Жаров (RU); Александр Викторович Жаров; Александр Анатольевич Павлов (RU); Александр Анатольевич Павлов; Антон Евгеньевич Лебедев (RU); Антон Евгеньевич Лебедев
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-06-20

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: heat power plant for transport facility comprises ICE, electric generator, heat exchanger to recover waste gas heat, mixer with electric heater, electrically drive fluid pump, check valve gate valves and hydraulic lines. In compliance with this invention, said electrically drive fluid pump is communicated via cooling fluid parallel lines with ICE cooling system and aforesaid heat exchanger. Then, after ICE cooling system and heat exchanger, said hydraulic lines are integrated in mixer coated by heat-insulation enclosure to house electric heater and turbuliser made up of perforated ribs. Said mixer is communicated by hydraulic lines with transport facility heater radiator. Check valve is connected in series after transport facility heater radiator. First gate valve is arranged behind check valve, while second gate valve is arranged ahead of check valve. ^ EFFECT: higher efficiency. ^ 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено в качестве вспомогательных теплоэнергетических установок транспортных средств для одновременного производства тепла и электроэнергии.The present invention relates to the field of power engineering and is intended as auxiliary heat power plants of vehicles for the simultaneous production of heat and electricity.

Известна теплоэнергетическая установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, двухкамерного теплоаккумулятора, теплообменника-утилизатора отработавших газов, подогревателя жидкостного дизельного, циркуляционного насоса [Патент РФ №2258153, МПК F02N 17/06].Known heat power installation consisting of an internal combustion engine, a two-chamber heat accumulator, an exhaust gas heat exchanger-heat exchanger, a liquid diesel heater, and a circulation pump [RF Patent No. 2258153, IPC F02N 17/06].

К недостаткам данной теплоэнергетической установки следует отнести необходимость применения подогревателя жидкостного дизельного, который требует для своей работы дополнительные затраты электроэнергии.The disadvantages of this heat power installation include the need to use a liquid diesel heater, which requires additional energy costs for its operation.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является теплоэнергетическая установка, состоящая из двигателя внутреннего сгорания, электрогенератора, насоса, теплообменника-утилизатора отработанных газов, паровой турбины и пароводяного насоса - подогревателя [Патент РФ №2164615, МПК F02G 5/02; МПК F02G 1/043; МПК F02B 65/00].Closest to the proposed invention is a heat power installation consisting of an internal combustion engine, an electric generator, a pump, a heat exchanger-exhaust gas utilizer, a steam turbine and a steam-water pump-heater [RF Patent No. 2164615, IPC F02G 5/02; IPC F02G 1/043; IPC F02B 65/00].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является наличие парогенератора и паровой турбины, а также внешней системы теплоснабжения. Этим самым система имеет достаточно сложную и громоздкую конструкцию, что не позволит разместить ее на транспортном средстве.The reason that impedes the achievement of the required technical result is the presence of a steam generator and a steam turbine, as well as an external heat supply system. Thus, the system has a rather complex and cumbersome design that will not allow placing it on a vehicle.

Задачей данного изобретения является создание теплоэнергетической установки, имеющей простую конструкцию, более высокую эффективность и небольшие габариты.The objective of the invention is to provide a heat power plant having a simple structure, higher efficiency and small dimensions.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В теплоэнергетической установке для транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостный насос с электроприводом, обратный клапан, вентили, гидролинии, жидкостный насос с электроприводом по параллельной схеме соединен гидролиниями, по которым движется охлаждающая жидкость, с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменником-утилизатором теплоты отработанных газов, затем после системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов гидролинии соединяются в смесительном устройстве, покрытом теплоизолирующей оболочкой, во внутреннем объеме которого установлены электронагреватель и турбулизаторы, выполненные в виде ребер с отверстиями, смесительное устройство соединено гидролиниями с радиатором отопителя транспортного средства, обратный клапан последовательно включен после радиатора отопителя транспортного средства, первый вентиль установлен после обратного клапана, второй вентиль установлен перед обратным клапаном. In a thermal power plant for a vehicle containing an internal combustion engine, an electric generator, a heat exchanger utilizing the heat of exhaust gases, a mixing device with an electric heater, a liquid pump with an electric drive, a check valve, valves, hydraulic lines, a liquid pump with an electric drive in parallel with hydraulic lines, through which moves the coolant, with the cooling system of the internal combustion engine and the heat exchanger-utilizer of the heat of the exhaust gases, then m after the cooling system of the internal combustion engine and the heat exchanger-heat exchanger, the exhaust gas heat is connected in a mixing device coated with a heat-insulating shell, in the internal volume of which an electric heater and turbulators are installed, made in the form of fins with holes, the mixing device is connected by hydraulic lines to the vehicle heater radiator, the check valve is sequentially connected after the radiator of the vehicle heater, the first valve is installed on After the non-return valve, a second valve is installed in front of the non-return valve.

На фиг.1 изображена схема теплоэнергетической установки.Figure 1 shows a diagram of a heat power plant.

На фиг.2 изображена схема смесительного устройства.Figure 2 shows a diagram of a mixing device.

Теплоэнергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, соединенный с электрогенератором 2, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов 3, смесительное устройство 4, обратный клапан 5, электроуправляемые краны 6 и 7, жидкостный насос с электроприводом 8, гидролинию 9, подводящую охлаждающую жидкость к системе охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 10, подводящую охлаждающую жидкость от системы охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 11, подводящую жидкость к радиатору отопителя транспортного средства, гидролинию 12, отводящую охлаждающую жидкость от радиатора отопителя транспортного средства, систему подвода отработанных газов к теплообменнику-утилизатору 13.The heat power installation includes an internal combustion engine 1 connected to an electric generator 2, a heat exchanger-utilizer of heat of exhaust gases 3, a mixing device 4, a check valve 5, electrically operated taps 6 and 7, a liquid pump with electric drive 8, a hydraulic line 9, which supplies coolant to the cooling system vehicle engine, hydraulic line 10, supplying coolant from the vehicle engine cooling system, hydraulic line 11, supplying fluid to the heater radiator nsportnogo means, the hose 12, the outlet coolant from the radiator of the vehicle heater, for supplying exhaust gas to the heat exchanger 13 waste heat recovery system.

Смесительное устройство содержит герметичную емкость 14 покрытую теплоизолирующей оболочкой 15, электронагреватель 16, а также турбулизирующие ребра 17 с отверстиями.The mixing device comprises a sealed container 14 covered with a heat insulating shell 15, an electric heater 16, and also turbulent ribs 17 with openings.

Теплоэнергетическая установка работает следующим образом.Thermal power plant operates as follows.

При работе двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.1) электрогенератор 2 вырабатывает электроэнергию, которая предназначена для потребителей бортовой электросистемы транспортного средства и питания электронагревателя смесительного устройства 4. Жидкостный насос 8, имеющий электропривод, подает охлаждающую жидкость к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 и к жидкостному контуру теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов 3. После этого потоки охлаждающей жидкости, утилизировавшие теплоту системы охлаждения двигателя 1 и отработанных газов, поступают в смесительное устройство 4. В смесительном устройстве потоки смешиваются. Для повышения эффективности процесса смешения в смесителе используются турбулизирующие ребра 17 (фиг.2) с отверстиями. Смесительное устройство снабжено электронагревателем 16 (фиг.2), который предназначен для дополнительного нагрева охлаждающей жидкости. Работой данного электронагревателя управляет автоматическая система управления, которая включает его при достижении температуры окружающего воздуха -5°С. После смесительного устройства охлаждающая жидкость направляется по гидролинии 11 на нагрев радиатора отопителя транспортного средства, а затем по гидролинии 12 отводится от него. Если температура окружающего воздуха выше -10°С, кран 6 открыт, а кран 7 закрыт (фиг.1), таким образом препятствуется поступление жидкости в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства по гидролинии 9. При температуре окружающего воздуха ниже -10°С с целью подогрева двигателя внутреннего сгорания транспортного средства автоматическая система управления открывает кран 7 (фиг.1), обеспечивая поступление нагретой охлаждающей жидкости к его системе охлаждения по гидролинии 9, а по гидролинии 10 - подвод ее к жидкостному насосу с электроприводом.When the internal combustion engine 1 (Fig. 1), the electric generator 2 generates electricity, which is intended for consumers of the vehicle's electrical system and the electric heater of the mixing device 4. A liquid pump 8 having an electric drive supplies coolant to the cooling system of the internal combustion engine 1 and to the liquid circuit of the heat exchanger-utilizer of the heat of the exhaust gases 3. After that, the coolant flows that utilized the heat of the engine cooling system 1 of Tell and exhaust gases are supplied to the mixing device 4. In a mixing device flows are mixed. To increase the efficiency of the mixing process in the mixer used turbulent ribs 17 (figure 2) with holes. The mixing device is equipped with an electric heater 16 (figure 2), which is intended for additional heating of the coolant. The operation of this electric heater is controlled by an automatic control system, which turns it on when the ambient temperature reaches -5 ° C. After the mixing device, the coolant is directed along the hydraulic line 11 to heat the radiator of the vehicle heater, and then is removed from it by the hydraulic line 12. If the ambient temperature is higher than -10 ° C, the valve 6 is open and the valve 7 is closed (Fig. 1), thus preventing the flow of liquid into the cooling system of the vehicle’s internal combustion engine via hydraulic line 9. At an ambient temperature below -10 ° C in order to preheat the vehicle’s internal combustion engine, the automatic control system opens the valve 7 (Fig. 1), ensuring the supply of heated coolant to its cooling system via hydraulic line 9, and through hydraulic line 10 to supply it to the liquid an electrically driven pump.

При работе теплоэнергетической установки для единственной цели - выработки электроэнергии, кран 6 перекрывается, а кран 7 (фиг.1) открывается, обеспечивая таким образом движение охлаждающей жидкости через систему охлаждения транспортного средства по гидролиниям 9 и 10, где производится полное рассеивание ее теплоты в окружающую среду при помощи его радиатора. В этом случае электронагреватель смесительного устройства отключен.When the heat and power plant is operating for the sole purpose of generating electricity, the valve 6 is closed and the valve 7 (Fig. 1) opens, thereby providing movement of the coolant through the vehicle’s cooling system through the hydraulic lines 9 and 10, where its heat is completely dissipated into the surrounding Wednesday with the help of his radiator. In this case, the electric heater of the mixing device is turned off.

Во время работы двигателя транспортного средства кран 7 открыт, а обратный клапан 5 обеспечивает прохождение охлаждающей жидкости по гидролинии 10 через теплоэнергетическую установку и далее по гидролиниям 11 и 12 через радиатор отопителя транспортного средства.During operation of the vehicle engine, the valve 7 is open, and the check valve 5 allows the coolant to pass through the hydraulic line 10 through the heat power plant and then through the hydraulic lines 11 and 12 through the radiator of the vehicle heater.

Заявленная теплоэнергетическая установка может быть использована в качестве вспомогательной энергетической установки на большегрузном автотранспорте, сельскохозяйственных машинах, строительно-дорожных машинах, тепловозах для производства тепловой и электрической энергии. Применение ее позволит повысить эффективность системы предпускового подогрева транспортного средства, обеспечить его тепловой и электрической энергией во время длительных стоянок в холодное время года, а также расширить сервисные возможности при эксплуатации в любых климатических условиях.The claimed heat power plant can be used as an auxiliary power plant for heavy vehicles, agricultural machinery, road construction vehicles, diesel locomotives for the production of thermal and electric energy. Its use will increase the efficiency of the vehicle’s pre-heating system, provide it with thermal and electric energy during long-term parking in the cold season, and also expand service capabilities during operation in any climatic conditions.

Claims

A thermal power plant for a vehicle comprising an internal combustion engine, an electric generator, a heat exchanger utilizing the heat of exhaust gases, a mixing device with an electric heater, an electric fluid pump, a check valve, valves, hydraulic lines, characterized in that said electric fluid pump is connected in parallel the hydraulic lines along which the coolant moves, with the cooling system of the internal combustion engine and the heat exchanger-heat exchanger exhaust gas rafts, then, after the cooling system of the internal combustion engine and the heat exchanger-heat exchanger, the exhaust gas heat is connected in a mixing device covered by a heat-insulating shell, in the internal volume of which an electric heater and turbulators are installed, made in the form of fins with holes, the mixing device is connected by hydraulic lines to a radiator vehicle heater, check valve in series after radiator of vehicle heater The first valve is installed after the check valve, the second valve is installed in front of the check valve.