RU33781U1 - Устройство для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО для ОХЛАЖДЕНИЯ И УВЛАЖНЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, в частности к устройствам для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха с целью повышения мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны устройства для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха, нредставляюш,ие собой контактные тенломассообменные аппараты, в которых охлаждение и увлажнение наддувочного воздуха происходит в процессе непосредственного взаимодействия этого воздуха с водой 1 - 3. Устройство 1 содержит патрубки для подвода воздуха и воды, вертикальные перегородки, являющиеся тепломассообменной поверхностью. Недостатком этого устройства является небольшая поверхность контакта фаз (пленочная) и малое время контакта воды с воздухом. Устройство 2 содержит патрубок для подвода воздуха, водораспыливающее устройство, камеру смешения воздуха с водой, влагоотделитель. Недостатком этого устройства является наличие малоэффективного и ненадежного элемента - водораспыливающего устройства. Устройство 3 содержит каналы для подвода воздуха и воды, верхние и нижние полки, снабженные конусными ячейками, в зазоре между которыми осуществляется контакт воздуха с водой, циклоны для отделения капельной жидкости. Использование в устройстве.3 процесса барботажа при проходе воздуха через слой воды обеспечивает большую поверхность контакта фаз (пузырьковую). Однако это устройство имеет

F 02 в 33/00, М 25/02 F 01 Р 3/18

верхность контакта фаз (пузырьковую). Однако это устройство имеет недостатки, связанные с низкой интенсивностью процессов тепломассообмена и большим газодинамическим сопротивлением движению воздуха. Следовательно, такие устройства не позволяют максимально приблизить температуру наддувочного воздуха к температуре воды, требуют повышенного расхода охлаждаюш,ей воды и имеют увеличенные габаритные размеры и большие потери давления наддувочного воздуха.

Известен центробежно-барботажный аппарат 4, содержащий верхнюю крышку с патрубком вывода газа, дниш,е с подводящей трубой, инерционный каплеуловитель со сливными трубами, конфузор, тангенциальный патрубок ввода газа, патрубок выводагаза, вихревую камеру с переточными трубами и обратным перфорированным конусом, верхняя часть которого имеет прорези и выступает над торцевой крышкой вихревой камеры, а в -нижней части размещена тарелка с подводящей трубой соединенной с электромагнитным устройством и снабженной уплотнением, взаимодействие газа с жидкостью в котором осуществляется на перфорированном коническом устройстве. В этом устройстве достигается больщая поверхность контакта воздуха с водой (капельная) и высокая интенсивность процесса тепломассообмена за счет барботажа в поле центробежных сил. Использование этого устройства в системе охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха ДВС имеет недостатки, связанные с увеличенным газодинамическим сопротивлением движению паровоздушной смеси из-за наличия некоторых конструктивных элементов, а именно, инерционного каплеуловителя и конфузора. Сопротивление, вносимое этими конструктивными элементами, снижает давление наддува, что неблагоприятно сказывается на эффективности работы две.

Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности работы устройства для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания.

Указанная задача может быть решена за счет того, что в известном устройстве для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха, содержащем верхнюю крышку с патрубком вывода газа, днище с патрубком ввода (вывода) воды, тангенциальный патрубок ввода газа, вихревую камеру с переточными трубами и обратным перфорированным конусом, верхняя часть которого имеет прорези и выступает над торцевой крышкой вихревой камеры, а в нижней части размещена тарелка с подводящей трубой соединенной с электромагнитным устройством и снабженной уплотнением, верхняя крышка выполнена конической, а обратный перфорированный конус выполнен с углом раскрытия а 12 - 34.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показано устройство для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания с необходимыми разрезами и увеличенными узлами; на фиг. 2 изображена схема системы охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха.

Устройство для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, далее устройство, (фиг. 1) состоит из верхней конической крыщки 1 снабженной патрубком «Е для выхода газа, вихревой камеры 2 с обратным перфорированным конусом 3 и переточными трубами 4, равномерно размещенными по окружности, конического днища 5 снабженного патрубком «Г, подводящей трубы 6 с патрубком «В снабженной уплотнением 7 и соединенной с

патрубком «В снабженной уплотнением 7 и соединенной с электромагнитным устройством 8. В нижнем основании обратного перфорированного конуса 3 предусмотрена для подачи и слива жидкости тарелка 9, которая соединена с подводящей трубой 6 и может быть установлена с зазором или без зазора за счет осевого перемещения подводящей трубы 6. Верхняя часть обратного перфорированного конуса 3 имеет прорези 10 и выступает над торцевой крышкой вихревой камеры. Перфорация конуса выполнена в виде тангенциальных отверстий 11. Цилиндрический корпус вихревой камеры имеет тангенциальный патрубок «Д для ввода газа.

Устройство может работать в режимах нижнего (тарелка 9 установлена с зазором) и верхнего (тарелка 9 установлена без зазора) орошения жидкостью конуса. В первом случае жидкость подается в патрубок «В. Пройдя подводящую трубу 6 и тарелку 9 жидкость закручивается газовым потоком и за счет центробежных сил выбрасывается из обратного перфорированного конуса 3 на торцевую крышку вихревой камеры, откуда по переточным трубам 4 опускается в коническое днище 5 и отводится через патрубок «Г. Частично жидкость, находящаяся в коническом днище 5, засасывается потоком газа в перфорированный конус 3 через кольцевой зазор и вовлекается в циркуляционное движение внутри устройства, вступая в контакт с газом.

При верхнем орошении обратного перфорированного конуса 3 жидкость подается в патрубок «Г и, торцевую крыщку вихревой камеры, откуда через прорези 10 сливается внутрь обратного перфорированного конуса 3. После взаимодействия с газом жидкость, пройдя тарелку 9 и подводящую трубу 6, отводится из устройства через патрубок «В.

в обоих случаях газовый поток подается в вихревую камеру через патрубок «Д. Дополнительно закручиваясь в тангенциальных отверстиях 11 обратного перфорированного конуса 3, газ вступает во взаимодействие с жидкостью, образуя вращающийся газожидкостной слой. После выхода из обратного перфорированного конуса 3 насыщенный жидкостью и охлажденный газовый поток попадает в полость верхней конической крыщки 1, где за счет конфузорности, создаваемой образующей крыщки, газовый поток устремляется в патрубок «Е, а крупные капли жидкости, за счет своей инерционности отбрасываются к стенкам верхней конической крыщки 1. Уловленная жидкость скапливается на торцевой крыщке вихревой камеры и по переточным трубам 4 сливается в коническое днище 5.

Таким образом, при выполнении верхней крыщки конической, отпадает необходимость в дополнительном устройстве - конфузоре, а образующийся естественным образом конфузор охватывает полностью верхнее основание обратного перфорированного конуса 3, что дает возможность собрать весь поток газа и направить его в патрубок «Е. При выполнении обратного перфорированного конуса с углами раскрытия а 12 - 34° на боковых поверхностях обратного перфорированного конуса 3 образуется устойчивый газожидкостный слой. Т.е. не происходит «провала жидкости в обратном перфорированном конусе 3 при больщих углах раскрытия (а 34) и не наблюдается уноса капельной жидкости в патрубок «Е при малых углах раскрытия (а 12). При таких условиях стенки верхней конической крышки 1 выполняют роль капелеуловителя, и необходимость в установке дополнительного сепаратора капель отсутствует.

Система охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха ДВС (фиг. 2) состоит из двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1, турбины 2, центробежного нагнетателя наддувочного воздуха 3, устройства 4, насоса подачи воды 5, емкости аккумулирования воды 6, системы охлаждения воды 7, вентиля регулирования подачи воды 8.

Система работает следующим образом. Выхлопные газы от двигателя внутреннего сгорания 1 подаются на рабочее колесо турбины 2, которая служит приводом центробежного нагнетателя наддувочного воздуха 3. В центробежном нагнетателе наддувочного воздуха 3 всасываемый из атмосферы воздух сжимается до давления наддува и подается в устройство 4, в котором происходит взаимодействие воздуха с водой. В результате этого взаимодействия воздух охлаждается с температуры 6080°С до 20-25°С и одновременно насыщается влагой до относительной влажности ф 95-98 %. Кроме того, одновременно, в устройстве 4 происходит эффективная очистка воздуха от пыли и других загрязнений. Вода подается в устройство 4 насосом 5 из емкости аккумулирования воды 6, куда она сливается из устройства 4, пройдя систему охлаждения воды 7, которая на фиг. 2 показана условно. Наддувочный воздух с такими параметрами поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания 1, где при подаче топлива происходит процесс сгорания смеси и осуществляется рабочий цикл двигателя. Параметры наддувочного воздуха (температура и влагосодержание) могут варьироваться изменением расхода охлаждающей воды. Регулирование расхода подаваемой в аппарат воды осуществляется с помощью вентиля регулирования подачи воды 8.

Таким образом, снижение температуры наддувочного воздуха приводит к снижению его плотности, а значит к увеличению массы воздуха в цилиндрах двигателя, повышение влажности наддувочного воздуха приводит к появлению дополнительной энергии за счет испарения при сгорании топлива влаги, содержащейся в воздухе. Все это способствует более эффективному повышению мощности двигателя внутреннего сгорания.

Предложенное устройство позволяет повысить эффективность работы систем охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха в двигателях внутреннего сгорания за счет интенсификации процессов тепломассообмена при использовании процесса барботажа в поле центробежных сил, а также уменьшить потери давления охлажденного и увлажненного наддувочного воздуха при подаче его в цилиндры ДВС.

источники ИРМ()РМАЦИИ:

1.Андреев Е.И. Расчет тепломассообмена в контактных аппаратах. Л. Энергоатомиздат, 1985.- 192 с,, стр. 128.

2.rioBbiEJeiriHe эффективности исполь:;:,08;шия газа на компрессорных 1.;ганщьчх / Динков В.А., Грицелко ,.И.., Васильев Ю.Н., Мужилевский П.М. - М.: Недра, 1981.- 296 с, стр. 164 -167.

3.Устройство для увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания: Авторское свидетельство 1648788 СССР. МКИ 5 F (}2 М 25/02, F 24 F 6/12 / ИЛ. Симятицкий, А.И., Дудоладов, Ю.Н. Сафонов, В.А. Борисюк, Н.Н. Сухиикий.

4.Центробе;1 :но- барботажный аппарат: Свидетельство на полезную ,а,. 9 1.1В714 Россш, МКИ 6 В :) L F 3/04 / А.Н. Кабаков, B.C. Калекнн, (.(- Ломова, В..А. Плотнике :;.

Claims (1)

1. Устройство для охлаждения и увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащее верхнюю крышку с патрубком вывода газа, днище с патрубком ввода (вывода) воды, тангенциальный патрубок ввода газа, вихревую камеру с переточными трубами и обратным перфорированным конусом, верхняя часть которого имеет прорези и выступает над торцевой крышкой вихревой камеры, а в нижней части размещена тарелка с подводящей трубой, соединенной с электромагнитным устройством и снабженной уплотнением, отличающееся тем, что верхняя крышка выполнена конической, а обратный перфорированный конус выполнен с углом раскрытия α = 12-34°.