RU2579414C1

RU2579414C1 - Method of using fuel and working medium in steam power cycle and device for its implementation

Info

Publication number: RU2579414C1
Application number: RU2014137646/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Черкасов; Константин Владимирович Черкасов; Александр Дмитриевич Шаратинов
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention can be used in cars, tractors, construction and agricultural machinery, operators at variable loads in start-stop mode and at negative ambient temperatures. Steam power plant includes steam circuit and fuel circuit, it is equipped with steam recovery turbine with electric generator and air blower, a two-way cock fuel feed direction selector, a two-way cock superheated steam feed direction selector and a two-way cock waste steam feed direction. Besides, steam circuit is configured to use fuel as working medium, that is fuel and working medium are combined in one substance capable to burn, having a boiling point close to boiling point of water, and the freezing point which is considerably lower than 0 °C.

EFFECT: using the invention enables to obtain higher recovery of waste steam heat, eliminate harmful emissions and simplify design, service and operation of steam power plant.

7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилях, тракторах, строительной и сельскохозяйственной технике, эксплуатирующейся при переменных нагрузках, в старт-стопном режиме и при отрицательных климатических температурах.The invention relates to transport machinery and can be used in cars, tractors, construction and agricultural machinery, operated at variable loads, in start-stop mode and at negative climatic temperatures.

Использование в поршневых силовых установках спирта, получаемого из растительного сырья, является альтернативой использованию углеводородного топлива, добываемого из недр Земли, и использованию воды с температурой замерзания 0°С в качестве рабочего тела. Использование поршневой паровой машины в транспортных средствах представляет альтернативу двигателю внутреннего сгорания благодаря более благоприятной моментной характеристике и отсутствию токсичных выбросов в атмосферу.The use of alcohol obtained from plant materials in piston power plants is an alternative to the use of hydrocarbon fuel extracted from the bowels of the Earth and the use of water with a freezing temperature of 0 ° C as a working fluid. The use of a reciprocating steam engine in vehicles represents an alternative to an internal combustion engine due to its more favorable torque characteristics and the absence of toxic emissions into the atmosphere.

Известна паросиловая установка для автомобиля, разработанная и осуществленная американскими изобретателями Абнером и Уильямом Добл [Татищев B.C. Котлоагрегаты легких транспортных паросиловых установок / В.С. Татищев, Ю.А. Шебалин. - М: Машгиз, 1946 г.]. Установка содержит паровой двигатель с замкнутым паровым контуром и разомкнутым топливным контуром. В паровом контуре последовательно расположены водяной бак, питательный насос, теплообменник для подогрева питательной воды, прямоточный парогенератор, дроссельный клапан, паровая поршневая машина, конденсатор, обдуваемый вентилятором. В топливном контуре упомянутой паросиловой установки последовательно расположены топливный бак, топливный насос, распылительная горелка, камера сгорания и выхлопная труба. Автомобили с такими паросиловыми установками успешно конкурировали с автомобилями, оснащенными двигателями внутреннего сгорания. Однако применение топлива нефтяного происхождения повышает токсичность выхлопных газов, применение дроссельного клапана ухудшает качество пара, применение отдельной топливной системы усложняет установку, а применение воды в качестве рабочего тела затрудняет эксплуатацию установки при отрицательных климатических температурах.Famous steam power installation for a car, designed and implemented by American inventors Abner and William Dobl [Tatishchev B.C. Boilers of light transport steam-powered plants / V.S. Tatishchev, Yu.A. Shebalin. - M: Mashgiz, 1946]. The installation comprises a steam engine with a closed steam circuit and an open fuel circuit. In the steam circuit, a water tank, a feed pump, a heat exchanger for heating the feed water, a once-through steam generator, a throttle valve, a steam piston machine, a condenser blown by a fan are arranged in series. In the fuel circuit of said steam power plant, a fuel tank, a fuel pump, a spray burner, a combustion chamber and an exhaust pipe are arranged in series. Cars with such steam-powered plants successfully competed with cars equipped with internal combustion engines. However, the use of fuels of petroleum origin increases the toxicity of exhaust gases, the use of a throttle valve worsens the quality of the vapor, the use of a separate fuel system complicates the installation, and the use of water as a working fluid makes it difficult to operate the unit at negative climatic temperatures.

Известна паросиловая установка для автомобиля, разработанная австралийским инженером [Е. Pritchard. The Steam car - fact and fantasy // Light steam power. Vol. 21, №2, 1972. p. 58-65]. Паросиловая установка содержит паровой двигатель с замкнутым паровым контуром и разомкнутым топливным контуром. В паровом контуре установка содержит последовательно расположенные водяной бак, питательный насос, прямоточный парогенератор, паровую поршневую машину, подогреватель питательной воды, конденсатор, обдуваемый вентилятором; в топливном контуре - топливный бак, топливный насос, горелку и выхлопную трубу. Установка имеет удовлетворительные экологические характеристики, но применение в качестве топлива керосина повышает токсичность выхлопа, применение отдельной топливной системы усложняет установку, а применение в качестве рабочего тела воды или антифриза затрудняет эксплуатацию установки при отрицательных климатических температурах.Known steam power installation for a car developed by an Australian engineer [E. Pritchard. The Steam car - fact and fantasy // Light steam power. Vol. 21, No. 2, 1972. p. 58-65]. The steam power installation comprises a steam engine with a closed steam circuit and an open fuel circuit. In the steam circuit, the installation contains a sequentially located water tank, a feed pump, a direct-flow steam generator, a steam piston machine, a feed water heater, a condenser blown by a fan; in the fuel circuit there is a fuel tank, fuel pump, burner and exhaust pipe. The installation has satisfactory environmental characteristics, but the use of kerosene as a fuel increases the toxicity of the exhaust, the use of a separate fuel system complicates the installation, and the use of water or antifreeze as a working fluid makes it difficult to operate the unit at negative climatic temperatures.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является паросиловая установка для автомобиля, разработанная американской корпорацией STP [Экпресс-информация ВИНИТИ «Автомобилестроение». №45, 1969, реф. 246]. Установка содержит в замкнутом паровом контуре водяной бак, питательный насос, теплообменный подогреватель воды, прямоточный парогенератор, дроссельный клапан, поршневую паровую машину, смесительный конденсатор с циркуляционным насосом и радиатор, обдуваемый вентилятором. В топливном контуре установка содержит топливный бак, топливный насос, форсунку, камеру сгорания и выхлопную трубу. Несмотря на прогрессивное решение применить смесительный конденсатор, применение топлива нефтяного происхождения делает установку неэкологичной, применение дроссельного клапана ухудшает качество пара, применение отдельной топливной системы усложняет установку, а применение воды в качестве рабочего тела затрудняет эксплуатацию установки при отрицательных климатических температурах.The closest to the claimed invention in terms of essential features is a steam-powered installation for a car developed by the American corporation STP [Express Information of VINITI Automotive Industry. No. 45, 1969, ref. 246]. The installation contains in a closed steam circuit a water tank, a feed pump, a heat exchange water heater, a direct-flow steam generator, a throttle valve, a reciprocating steam engine, a mixing condenser with a circulation pump and a radiator blown by a fan. In the fuel circuit, the installation comprises a fuel tank, a fuel pump, a nozzle, a combustion chamber and an exhaust pipe. Despite the progressive decision to use a mixing condenser, the use of oil of petroleum origin makes the installation environmentally unsafe, the use of a throttle valve worsens the quality of the steam, the use of a separate fuel system complicates the installation, and the use of water as a working fluid makes it difficult to operate the unit at negative climatic temperatures.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является: рекуперация тепла отработанного пара; сокращение вредных выбросов в атмосферу; упрощение конструкции силовой установки и увеличение ее ресурса; упрощение процедур обслуживания и эксплуатации, в особенности при низких отрицательных климатических температурах.The technical result, to which the claimed invention is directed, is: heat recovery of exhaust steam; reduction of harmful emissions into the atmosphere; simplification of the design of the power plant and increase its resource; simplification of maintenance and operation procedures, especially at low negative climatic temperatures.

Сущность изобретения заключается в том, что, во-первых, традиционно применяемые в паросиловых установках рабочие среды - жидкое углеводородное топливо и воду (водяной пар) - заменяют одним веществом, применяемым как топливо и рабочее тело (топливо-рабочее тело), в качестве которого используют спирт, дающий при сгорании выброс в виде водяных паров и углекислого газа и имеющий температуру кипения, близкую к температуре кипения воды, а температуру замерзания - значительно ниже 0°С, во-вторых, топливо-рабочее тело сжигают в качестве топлива сразу после совершения им работы расширения в паровой машине, в-третьих, используют аккумулирование тепла специальной теплоаккумулирующей насадкой в объеме прямоточного парогенератора и, в-четвертых, регулирование мощности паровой машины производят регулированием массы подаваемого в прямоточный парогенератор топлива-рабочего тела.The essence of the invention lies in the fact that, firstly, the working fluids traditionally used in steam power plants - liquid hydrocarbon fuel and water (water vapor) - are replaced by one substance used as fuel and a working fluid (fuel-working fluid), which they use alcohol, which gives an emission in the form of water vapor and carbon dioxide during combustion and has a boiling point close to the boiling point of water, and the freezing temperature is much lower than 0 ° C, and secondly, the fuel-working fluid is burned as fuel immediately after making them work expansion in a steam engine, thirdly, the use of special heat storage heat storage packed in volume-flow steam generator, and, fourthly, the regulation of the steam engine power regulation produce mass supplied to the fuel-flow steam generator the working medium.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема паросиловой установки для транспортного средства с использованием одного вещества и в качестве топлива, и в качестве рабочего тела (ТРТ). В зависимости от состояния теплоаккумулирующей насадки паросиловая установка для транспортного средства работает либо по схеме замкнутого парового контура, либо по схеме частично разомкнутого топливно-парового контура. При работе в замкнутом паровом контуре генерация пара происходит исключительно за счет запаса тепла в теплоаккумулирующей насадке и ТРТ циркулирует только в виде рабочего тела. При работе в частично разомкнутом топливно-паровом контуре часть пара, совершившего работу расширения, отвлекается в топливный контур и сгорает в камере сгорания, нагревая теплоаккумулирующую насадку, а через нее змеевик прямоточного парогенератора.In FIG. 1 shows a structural diagram of a steam-powered installation for a vehicle using one substance both as a fuel and as a working fluid (TRT). Depending on the state of the heat storage nozzle, the steam-powered installation for a vehicle operates either according to a closed steam circuit or a partially open fuel-steam circuit. When working in a closed steam circuit, steam generation occurs exclusively due to the heat reserve in the heat storage nozzle and TPT circulates only in the form of a working fluid. When working in a partially open fuel-steam circuit, part of the steam that performed the expansion work is diverted to the fuel circuit and burns in the combustion chamber, heating the heat-accumulating nozzle, and through it the coil of the direct-flow steam generator.

В замкнутом паровом контуре последовательно установлены бак 1 для хранения ТРТ, питательный насос 2 с регулятором производительности 3, управляемым педалью 4, двухходовой кран переключения направления подачи жидкого ТРТ 5 с электромагнитным приводом, газовый подогреватель 6, паровой подогреватель 7, змеевик 8 прямоточного парогенератора 9, погруженный в теплоаккумулирующую насадку 10, двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11, паровая машина 12 с реверсным механизмом парораспределения 13, управляемым рычагом 14, выхлопным коллектором 15, паровая утилизационная турбина 16 для привода воздуходувки 17 и электрогенератора 18, двухходовой кран переключения направления подачи отработанного пара 19 с электромагнитным приводом, смесительный конденсатор 20 с циркуляционным насосом 21, подающим конденсат из бака охлажденного конденсата 22, в который теплый конденсат из бака 1 подается радиаторным насосом 23 для охлаждения в радиаторе 24, маслоотделитель 25.In a closed steam circuit, a tank 1 for storage of TPT, a feed pump 2 with a capacity regulator 3 controlled by a pedal 4, a two-way valve for switching the direction of supply of liquid TPT 5 with an electromagnetic drive, a gas heater 6, a steam heater 7, a coil 8 of a direct-flow steam generator 9, are installed in series immersed in a heat storage nozzle 10, a two-way valve for switching the direction of supply of superheated steam 11, a steam engine 12 with a reversible steam distribution mechanism 13, controlled by a lever 14, out by an external collector 15, a steam recovery turbine 16 for driving the blower 17 and an electric generator 18, a two-way valve for switching the direction of supply of the exhaust steam 19 with an electromagnetic drive, a mixing condenser 20 with a circulation pump 21 supplying condensate from a cooled condensate tank 22, into which warm condensate from the tank 1 is supplied by a radiator pump 23 for cooling in a radiator 24, an oil separator 25.

В частично разомкнутом топливно-паровом контуре к элементам замкнутого парового контура добавлены воздушный распределительный клапан 26, комбинированная горелка 27 с паровым соплом и топливной форсункой, электрическая свеча 28 и камера сгорания 29.In a partially open fuel-steam circuit, an air distribution valve 26, a combined burner 27 with a steam nozzle and a fuel nozzle, an electric candle 28 and a combustion chamber 29 are added to the elements of the closed steam circuit.

Частично разомкнутый топливно-паровой контур формируется путем включения двухходового крана переключения направления подачи отработанного пара 19 в положение подачи отработанного пара преимущественно в комбинированную горелку 27, переключения воздушного распределительного клапана 26 в положение подачи подогретого воздуха от воздуходувки 17 в комбинированную горелку 27 и подключения питания электрической свечи 28. Все указанные элементы управляются автоматической электронной системой, которая поддерживает температуру теплоаккумулирующей насадки 10 на заданном уровне.A partially open fuel-steam circuit is formed by turning on a two-way valve to switch the direction of supply of the exhaust steam 19 to the position of supply of the exhaust steam, mainly to the combination burner 27, switch the air control valve 26 to the position of supplying the heated air from the blower 17 to the combination burner 27, and connect the power of the electric candle 28. All these elements are controlled by an automatic electronic system that maintains the temperature of the heat accumulator. the nozzle 10 at a predetermined level.

Двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11 и рычаг 14 механически сблокированы таким образом, что поворот рычага 14 в положение вперед «впр» или назад «нзд» переводит двухходовой кран 11 в положение подачи перегретого пара в паровую машину 12, а поворот рычага 14 в нейтральное положение «0» переводит двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11 в положение подачи перегретого пара в паровую утилизационную турбину 16, минуя паровую машину 12.The two-way valve for switching the direction of supply of superheated steam 11 and the lever 14 are mechanically interlocked in such a way that turning the lever 14 to the forward or reverse position "wd" translates the two-way valve 11 to the position of supplying superheated steam to the steam engine 12, and turning the lever 14 to the neutral position "0" translates a two-way valve to switch the direction of supply of superheated steam 11 to the position of supply of superheated steam to the steam recovery turbine 16, bypassing the steam engine 12.

Конструктивная разновидность паровой машины, касающаяся системы парораспределения, числа ступеней расширения, числа цилиндров, числа сторон воздействия пара на поршень может быть выбрана в зависимости от назначения и условий эксплуатации паросиловой установки для транспортного средства.A constructive variety of a steam engine regarding a steam distribution system, the number of expansion stages, the number of cylinders, the number of sides of a steam acting on a piston can be selected depending on the purpose and operating conditions of the steam-powered installation for a vehicle.

В качестве топлива-рабочего тела может быть использован биобутанол, имеющий температуру кипения 100°С и температуру замерзания -114°С.Biobutanol having a boiling point of 100 ° C and a freezing point of -114 ° C can be used as the fuel-working fluid.

Предлагаемая паросиловая установка для транспортного средства работает следующим образом. При ее запуске включаются электродвигатели питательного насоса 2, циркуляционного насоса 21 и радиаторного насоса 23. Питательный насос 2 забирает ТРТ из бака 1 и через двухходовой кран переключения направления подачи жидкого ТРТ 5, газовый подогреватель 6 и паровой подогреватель 7 подает в змеевик 8 прямоточного парогенератора 9, где ТРТ под воздействием запаса тепла в теплоаккумулирующей насадке 10 превращается в перегретый пар высокого давления. Через двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11 и реверсный механизм парораспределения 13 пар высокого давления подается в паровую машину 12, где совершает работу расширения. Отработанный пар из выхлопного коллектора 15 паровой машины 12 направляется в паровую утилизационную турбину 16, которая приводит в действие воздуходувку 17 и электрогенератор 18. Из паровой утилизационной турбины 16 пар поступает в паровой подогреватель 7, из которого двухходовым краном переключения направления подачи отработанного пара 19 в зависимости от теплового состояния теплоаккумулирующей насадки 10 направляется либо в смесительный конденсатор 20, либо в комбинированную горелку 27. Если температура теплоаккумулирующей насадки 10 выше минимально необходимой, то кран переключения направления подачи отработанного пара 19 устанавливается в положение подачи отработанного пара в смесительный конденсатор 20, где пар конденсируется, смешиваясь с распыленным и охлажденным конденсатом, подаваемым циркуляционным насосом 21 из бака охлажденного конденсата 22. Если температура теплоаккумулирующей насадки 10 снизилась до минимально допустимой, то двухходовой кран переключения направления подачи отработанного пара 19 переводится в положение подачи отработанного пара в комбинированную горелку 27. Одновременно воздушный распределительный клапан 27 переводится в положение подачи воздуха в комбинированную горелку 27 и включается электрическая свеча 28, воспламеняющая паровоздушную смесь. Паровоздушная смесь сгорает в камере сгорания 29, нагревает теплоаккумулирующую насадку 10 и змеевик 8, а продукты сгорания через газовый подогреватель 6 выбрасываются в атмосферу.The proposed steam power installation for a vehicle operates as follows. When it starts, the electric motors of the feed pump 2, the circulation pump 21 and the radiator pump 23 are turned on. The feed pump 2 picks up the TPT from the tank 1 and through the two-way valve for switching the direction of supply of the liquid TPT 5, the gas heater 6 and the steam heater 7 feeds the direct-flow steam generator 9 into the coil 8 where TRT, under the influence of the heat reserve in the heat storage nozzle 10, turns into superheated high pressure steam. Through a two-way valve for switching the supply direction of superheated steam 11 and a reverse steam distribution mechanism 13, high-pressure steam is supplied to the steam engine 12, where it performs the expansion work. The spent steam from the exhaust manifold 15 of the steam engine 12 is sent to a steam recovery turbine 16, which drives the blower 17 and an electric generator 18. From the steam recovery turbine 16, the steam enters the steam heater 7, from which, depending on the two-way valve, switches the direction of supply of the exhaust steam 19 from the thermal state of the heat storage nozzle 10 is directed either to the mixing capacitor 20 or to the combined burner 27. If the temperature of the heat storage nozzle 10 is higher than m necessary, the valve for switching the direction of supply of the exhaust steam 19 is set to the position of supply of the exhaust steam to the mixing condenser 20, where the steam condenses by mixing with the atomized and cooled condensate supplied by the circulation pump 21 from the cooled condensate tank 22. If the temperature of the heat storage nozzle 10 has decreased to the minimum allowable, the two-way valve to switch the direction of supply of the exhaust steam 19 is translated into the position of the supply of exhaust steam in the combination hydrochloric burner 27. Simultaneously, the air control valve 27 is moved to the air supply to the burner 27 and the combination is switched electrical plug 28, igniting an air-steam mixture. The vapor-air mixture burns in the combustion chamber 29, heats the heat-accumulating nozzle 10 and the coil 8, and the combustion products through the gas heater 6 are released into the atmosphere.

Функционирование камеры сгорания 29 продолжается до тех пор, пока температура теплоаккумулирующей насадки 10 не достигнет заранее установленного максимума. В этом случае кран переключения направления подачи отработанного пара 19 и воздушный распределительный клапан 26 будут переведены в исходное состояние, а электрическая свеча 28 будет выключена.The operation of the combustion chamber 29 continues until the temperature of the heat storage nozzle 10 reaches a predetermined maximum. In this case, the valve for switching the direction of supply of the exhaust steam 19 and the air distribution valve 26 will be reset, and the electric candle 28 will be turned off.

Во время стоянки автомобиля рычаг 14 реверсного механизма парораспределения 13 находится в нейтральном положении «0», пар в паровую машину 12 не поступает, а направляется двухходовым краном переключения направления подачи перегретого пара 11 напрямую в паровую утилизационную турбину 17.When the car is parked, the lever 14 of the reverse steam distribution mechanism 13 is in the neutral position “0”, steam does not enter the steam engine 12, and is sent by a two-way valve to switch the direction of supply of the superheated steam 11 directly to the steam utilization turbine 17.

Для начала движения автомобиля рычаг 14 переводят в положение «впр» или «нзд», одновременно двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11 направляет пар высокого давления в паровую машину. Отработанный пар из выхлопного коллектора 15 направляется в паровую утилизационную турбину 16 и далее в смесительный конденсатор 20 или в комбинированную горелку 27 в зависимости от положения двухходового крана переключения направления подачи отработанного пара 19.To start the movement of the car, the lever 14 is moved to the “forward” or “lower right” position, at the same time a two-way valve for switching the direction of supply of superheated steam 11 sends high-pressure steam to the steam engine. Waste steam from the exhaust manifold 15 is sent to a steam recovery turbine 16 and then to a mixing condenser 20 or to a combination burner 27 depending on the position of the two-way valve for switching the direction of supply of the exhaust steam 19.

Ускорение автомобиля при трогании с места и при движении устанавливается водителем нажатием на педаль 4. Таким образом, количество и качество пара, подаваемого в паровую машину 12, регулируют не дросселированием пара высокого давления на выходе из парогенератора, как это обычно принято, а изменением массы рабочего тела, подаваемого на вход прямоточного парогенератора 9.The acceleration of the car when starting and when driving is set by the driver by depressing the pedal 4. Thus, the quantity and quality of the steam supplied to the steam engine 12 is controlled not by throttling the high-pressure steam at the outlet of the steam generator, as is usually accepted, but by changing the mass of the worker body fed to the input of a once-through steam generator 9.

Свойства пара зависят от соотношения температуры теплоаккумулирующей насадки 10 и производительности питательного насоса 2. Для торможения автомобиля водитель освобождает педаль 4, снижая производительность питательного насоса 2 до минимума, и переводит рычаг 14 в положение «нзд». Пар продолжает поступать в паровую машину 12, и ее работа происходит против движения (подача «контрпара»). После остановки автомобиля водитель переводит рычаг 14 в нейтральное положение «0». В экстренных случаях водитель может педалью 4 усилить эффект торможения.The properties of the steam depend on the ratio of the temperature of the heat-accumulating nozzle 10 and the performance of the feed pump 2. To brake the car, the driver releases the pedal 4, reducing the performance of the feed pump 2 to a minimum, and puts the lever 14 in the "NZD" position. The steam continues to flow into the steam engine 12, and its operation is against movement (feeding a “counterpair”). After stopping the car, the driver puts the lever 14 in the neutral position "0". In emergency cases, the driver can use the pedal 4 to increase the braking effect.

При переводе автомобиля в режим длительной стоянки все устройства и механизмы паросиловой установки для транспортного средства отключатся, но в теплоаккумулирующей насадке 10 прямоточного парогенератора 9 останется запас тепла, достаточный для ее запуска через некоторое расчетное время.When the vehicle is switched to the long-term parking mode, all devices and mechanisms of the steam-powered installation for the vehicle will be turned off, but the heat storage nozzle 10 of the once-through steam generator 9 will have enough heat left to start it after some estimated time.

Первоначальную автономную зарядку теплоаккумулирующей насадки 10 осуществляют путем сжигания в камере сгорания 29 вначале жидкого, а затем парообразного ТРТ. Для этого приводится в действие питательный насос 2, циркуляционный насос 21 и радиаторный насос 23, а также электрогенератор 18 в режиме электродвигателя, который приводит в действие воздуходувку 17. Через несколько секунд, в течение которых питательный насос 2 закачает в змеевик 8 прямоточного парогенератора 9 небольшое количество ТРТ, двухходовой кран переключения направления подачи жидкого ТРТ 5 переводится в положение подачи ТРТ в комбинированную горелку 27, включается электрическая свеча 28, а воздушный распределительный клапан 26 переводится в положение подачи воздуха в комбинированную горелку 27. Подаваемое в комбинированную горелку 27 жидкое ТРТ распыляется форсункой, расположенной соосно с паровым соплом, смешивается с воздухом и воспламеняется электрической свечой 28 в пространстве камеры сгорания 29. Продукты сгорания, прогоняемые через теплоаккумулирующую насадку 10, нагревают ее, нагревают змеевик 8 и через газовый подогреватель 6 выбрасываются в атмосферу. По достижении теплоаккумулирующей насадкой 10 температуры испарения ТРТ порция его, закачанная ранее, превращается в пар и через двухходовой кран переключения направления подачи перегретого пара 11 направляется в паровую утилизационную турбину 16, минуя паровую машину 12. Паровая утилизационная турбина 16 приводится в действие и снимает нагрузку с работающего в режиме электродвигателя электрогенератора 18, который переходит в режим генерации электрического тока. Отработанный пар краном переключения направления подачи отработанного пара 19 направляется в комбинированную горелку 27, где в смеси с воздухом воспламеняется и сгорает. При этом двухходовой кран переключения направления подачи жидкого ТРТ 5 переводится в положение подачи ТРТ в прямоточный парогенератор 9 и процесс подогрева теплоаккумулирующей насадки 10 переходит под контроль автоматической электронной системы, которая прекратит подогрев при достижении заранее обусловленной максимальной температуры. В этот же момент становится возможным начало движения автомобиля при продолжающемся процессе подогрева теплоаккумулирующей насадки 10.The initial autonomous charging of the heat storage nozzle 10 is carried out by burning in the combustion chamber 29 first liquid and then vapor TRT. For this, the feed pump 2, the circulation pump 21 and the radiator pump 23 are activated, as well as the electric generator 18 in the electric motor mode, which drives the blower 17. After a few seconds, during which the feed pump 2 pumps into the coil 8 of the direct-flow steam generator 9 the number of TPT, a two-way valve for switching the direction of supply of liquid TPT 5 is transferred to the position of supply of TPT to the combined burner 27, the electric candle 28 is turned on, and the air distribution valve 26 is turned on reaches the position of air supply to the combined burner 27. Liquid TPT supplied to the combined burner 27 is atomized by a nozzle located coaxially with the steam nozzle, mixed with air, and ignited by an electric candle 28 in the space of the combustion chamber 29. The combustion products driven through the heat-accumulating nozzle 10 are heated her, the coil 8 is heated and through the gas heater 6 are released into the atmosphere. When the heat-accumulating nozzle 10 reaches the TPT evaporation temperature, the previously pumped portion is converted into steam and, through a two-way valve to switch the direction of supply of superheated steam 11, is sent to the steam recovery turbine 16, bypassing the steam engine 12. The steam recovery turbine 16 is driven and removes the load from operating in the electric motor mode of the electric generator 18, which goes into the electric current generation mode. The spent steam by the valve for switching the direction of supply of the exhaust steam 19 is sent to the combined burner 27, where it is ignited and burned in a mixture with air. In this case, a two-way valve for switching the direction of supply of liquid TPT 5 is transferred to the position of supply of TPT to the once-through steam generator 9 and the heating process of the heat storage nozzle 10 passes under the control of an automatic electronic system that will stop heating when a predetermined maximum temperature is reached. At the same time, it becomes possible to start the movement of the car with the ongoing process of heating the heat storage nozzle 10.

Возможен также первоначальный нагрев теплоаккумулирующей насадки 10 от внешнего источника электрического тока с использованием в качестве нагревательного элемента электрически изолированного змеевика 8 прямоточного парогенератора 9 путем подключения напряжения к клеммам C1 и C2.Initial heating of the heat storage nozzle 10 from an external source of electric current is also possible using an electrically isolated coil 8 of a direct-flow steam generator 9 as a heating element by connecting voltage to terminals C1 and C2.

В качестве средства рекуперации энергии отработанного пара может быть применен вспомогательный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), для которого отработанный пар или часть его будет служить топливом, а система охлаждения и выхлопной коллектор этого ДВС - элементами системы подогрева ТРТ.An auxiliary internal combustion engine (ICE) can be used as a means of recovering the energy of exhaust steam, for which the exhaust steam or part of it will serve as fuel, and the cooling system and exhaust manifold of this ICE will be elements of the TRT heating system.

Claims

1. A steam power installation for a vehicle comprising a steam circuit including a tank, a feed pump, a gas heater, a steam heater, a direct-flow steam generator, a steam engine, a radiator, a radiator pump, a mixing condenser, a circulation pump, a refrigerated condensate tank, and a fuel circuit including a fuel pump, a burner, a blower, a combustion chamber and an electric candle, characterized in that it is equipped with a steam recovery turbine with an electric generator and a blower, two with an exit faucet for switching the direction of supply of fuel, a two-way tap for switching the direction of supply of superheated steam and a two-way tap for switching the direction of supply of exhaust steam, while the steam circuit is configured to use fuel as a working fluid, the burner consists of a steam nozzle and a fuel nozzle, the aforementioned tap switching the fuel supply direction is installed with the possibility of supplying fuel to the gas heater or to the fuel nozzle of the burner; The direction of supply of the superheated steam is installed with the possibility of supplying steam to a steam engine or a steam recovery turbine, and the said valve for switching the direction of supply of exhaust steam is installed with the possibility of supplying steam to the mixing condenser or to the steam nozzle of the burner.

2. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a heat storage nozzle in which a coil of a direct-flow steam generator is located.

3. A method of recovering heat of exhaust steam in a steam-powered installation for a vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel is burned to produce heat, which is directed to the evaporation of a working fluid in the liquid state, which is used as the fuel, to obtain in this case, superheated steam, which is supplied to the steam engine to perform work on moving the vehicle, and subsequent condensation of the exhaust steam, while the exhaust steam is partially burned to obtain epla directed to evaporation of the working body.

4. The method according to p. 3, characterized in that alcohol is used as fuel.

5. The method according to p. 3, characterized in that the evaporation of the fuel and the production of superheated steam is carried out using heat previously stored in the heat storage nozzle, the required temperature range of which is maintained by periodically burning part of the exhaust steam in the combustion chamber, and when starting said installation from cold states - by burning liquid atomized fuel.

6. The method according to p. 5, characterized in that the initial heating of the heat storage nozzle is carried out by means of an electric heating element, which is used as an electrically insulated coil of a once-through steam generator.

7. The method according to p. 1, characterized in that they use an additional device for recovering the heat of the exhaust steam in the form of an auxiliary internal combustion engine, for which exhaust gas is used as fuel, and the cooling system and exhaust manifold of the engine are used as an additional fuel heater .