RU65189U1

RU65189U1 - HEAT GENERATING INSTALLATION

Info

Publication number: RU65189U1
Application number: RU2007111440/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Дмитриевич Лупачев; Евгений Юрьевич Берзин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский инситут НАТИ"
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2007-07-27

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области теплотехники, а именно, к нагревателям текучей среды, в частности, воды для отопления жилых и других зданий путем утилизации тепла двигателей внутреннего сгорания, преимущественно большеразмерных и V-образных. Теплогенераторная установка содержит теплообменники, большая часть которых сообщается с первичным контуром циркуляции нагревающей среды с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания и часть теплообменников с рубашкой охлаждения и масляным контуром этого двигателя. Установка дополнительно снабжена системой регулирования температуры нагреваемой среды во вторичном контуре циркуляции, включающей электронный блок управления и связанные с ним датчики температуры нагреваемой среды, датчики температуры нагревающей фазы первичного контура циркуляции, дроссельные заслонки, размещенные в зоне ввода первичного контура циркуляции нагревающей в теплообменнике, соединенные с выхлопным коллектором, дозаторы, установленные в трубопроводах, сообщающих теплообменники с первичным и вторичным контурами циркуляции. Каждый теплообменник снабжен автономными линиями подключения к вторичному контуру циркуляции нагреваемой среды, при этом подключение всех теплообменников к вторичному контуру выполнено параллельным. Теплообменники выполнены в виде кожухотрубных котлов. Оптимизированная конструкция теплообменников в зоне ввода первичного контура циркуляции нагревающей среды. Теплогенераторная установка позволяет повысить эффективность утилизации тепла при увеличенной долговечности ее эксплуатации. Полезная модель содержит 8 з.п. ф-лы, 4 илл.The proposed technical solution relates to the field of heat engineering, namely, to heaters of a fluid medium, in particular, water for heating residential and other buildings by utilizing heat from internal combustion engines, mainly large and V-shaped ones. The heat-generating installation contains heat exchangers, most of which communicate with the primary circuit of the heating medium with the exhaust manifold of the internal combustion engine and part of the heat exchangers with the cooling jacket and the oil circuit of this engine. The installation is additionally equipped with a temperature control system for the heated medium in the secondary circuit, including an electronic control unit and associated sensors for the temperature of the heated medium, temperature sensors for the heating phase of the primary circuit, throttles located in the input zone of the primary heating circuit in the heat exchanger, connected to exhaust manifold, dispensers installed in pipelines communicating heat exchangers with primary and secondary circuits lation. Each heat exchanger is equipped with autonomous lines for connecting to the secondary circuit of the heated medium, while the connection of all heat exchangers to the secondary circuit is made parallel. Heat exchangers are made in the form of shell-and-tube boilers. Optimized design of heat exchangers in the input zone of the primary circuit of the heating medium. The heat generator allows to increase the efficiency of heat recovery with increased durability of its operation. The utility model contains 8 z.p. f-ly, 4 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области теплотехники, а именно, к нагревателям текучей среды, в частности, воды для отопления жилых и других зданий путем утилизации тепла двигателей внутреннего сгорания, преимущественно большеразмерных и V-образных.The proposed technical solution relates to the field of heat engineering, namely, to heaters of a fluid medium, in particular, water for heating residential and other buildings by utilizing heat from internal combustion engines, mainly large and V-shaped ones.

Уже известна теплогенераторная установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, снабженный выхлопным коллектором и рубашкой охлаждения, при этом первичный контур циркуляции нагревающей среды одних теплообменников соединен трубопроводом с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, а других теплообменников - с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, и вторичные контуры циркуляции нагреваемой среды всех теплообменников соединены посредством трубопроводов и циркуляционного насоса с системой отопления объекта (патент РФ №46839, F24H 3/08, 2004 г.)A heat-generating installation containing an internal combustion engine equipped with an exhaust manifold and a cooling jacket is already known, while the primary circuit of the heating medium of some heat exchangers is connected by a pipe to the exhaust manifold of the internal combustion engine, and other heat exchangers with a cooling jacket of the internal combustion engine, and secondary circulation circuits the heated medium of all heat exchangers are connected via pipelines and a circulation pump to the heating system object (RF patent No. 46839, F24H 3/08, 2004)

Известная установка позволяет утилизировать тепло двигателя, однако она недостаточно эффективна, т.к. не содержит регулирующих температуру устройств. Известно, что двигатель внутреннего сгорания работает в широком диапазоне нагрузок, соответственно с разными температурами первичных теплоносителей, в частности отработавших газов, что может привести к переохлаждению отработавших газов ниже "точки росы", образованию кислотосодержащего конденсата и корродированию поверхности теплообменников.The known installation allows you to utilize the heat of the engine, but it is not effective enough, because does not contain temperature control devices. It is known that the internal combustion engine operates in a wide range of loads, respectively, with different temperatures of the primary coolant, in particular the exhaust gas, which can lead to overcooling of the exhaust gas below the dew point, the formation of acid-containing condensate and corrosion of the surface of the heat exchangers.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности утилизации тепла двигателя внутреннего сгорания путем введения электронно управляемого дозирования потоков жидкости вторичного контура, использования части котлов-утилизаторов отработавших газов при частичных нагрузках двигателя внутреннего сгорания, турбулизации потоков нагревающей среды первичного контура циркуляции, позволяющего увеличить The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of heat recovery of the internal combustion engine by introducing electronically controlled dosing of the secondary circuit fluid flows, using part of the exhaust gas recovery boilers at partial loads of the internal combustion engine, and turbulizing the flows of the heating medium of the primary circulation circuit, which allows increasing

интенсивность теплообмена и увеличения поверхности теплосъема во вторичном контуре циркуляции. Кроме того повышается долговечность работы предлагаемой установки.the intensity of heat transfer and increase in the surface of the heat removal in the secondary circuit. In addition, the durability of the proposed installation is increased.

Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата теплогенераторная установка, содержащая размещенные в корпусе теплообменники, двигатель внутреннего сгорания в качестве приводного и нагревательного устройства, снабженный выхлопным коллектором, и рубашкой охлаждения, при этом первичный контур циркуляции нагревающей среды одних теплообменников соединен трубопроводом с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, а других теплообменников - с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, и вторичные контуры циркуляции нагреваемой среды всех теплообменников соединены с системой отопления объекта посредством трубопроводов и циркуляционного насоса, согласно предлагаемой полезной модели, установка дополнительно снабжена системой регулирования температуры нагреваемой среды во вторичном контуре циркуляции нагреваемой среды, включающей электронный блок управления и связанные с ним датчики температуры нагреваемой среды, размещенные на входе и выходе вторичного контура циркуляции, датчики температуры нагревающей среды первичного контура циркуляции, дроссельные заслонки, размещенные на выходе из выхлопного коллектора и в зоне ввода первичного контура циркуляции нагревающей среды по меньшей мере в часть теплообменников, соединенных с выхлопным коллектором, и дозаторы, установленные в трубопроводах, сообщающих теплообменники, с вторичным контуром нагреваемой среды и в трубопроводах, соединяющих эти теплообменники с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, причем рубашка охлаждения двигателя внутреннего сгорания выполнена в виде рубашки водяного охлаждения и рубашки масляного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, а каждый теплообменник снабжен автономными линиями подключения к вторичному контуру циркуляции нагреваемой To solve the problem with the achievement of the claimed technical result, a heat generating installation containing heat exchangers located in the housing, an internal combustion engine as a drive and heating device, equipped with an exhaust manifold, and a cooling jacket, while the primary circuit of the heating medium circulation of some heat exchangers is connected by a pipe to the exhaust manifold internal combustion engine, and other heat exchangers - with a cooling jacket of an internal combustion engine According to the proposed utility model, the installation is additionally equipped with a system for controlling the temperature of the heated medium in the secondary circuit of the heated medium, including an electronic control unit and associated sensors temperature of the heated medium, placed at the inlet and outlet of the secondary circulation circuit, temperature sensors of the heating medium primary circulation circuits, throttles located at the outlet of the exhaust manifold and in the input zone of the primary circulation of the heating medium in at least part of the heat exchangers connected to the exhaust manifold, and dispensers installed in pipelines communicating the heat exchangers with the secondary circuit of the heated medium and in the pipelines connecting these heat exchangers with the cooling jacket of the internal combustion engine, and the cooling jacket of the internal combustion engine is made in the form of a pipe ki water cooling and oil cooling jacket of the internal combustion engine, and each heat exchanger is provided with autonomous line connection to the secondary circulation circuit heated

среды и подключение всех теплообменников к этому контуру циркуляции выполнено параллельным.environment and the connection of all heat exchangers to this circulation circuit is made parallel.

Каждый теплообменник может быть выполнен в виде кожухотрубного котла, снабженного с торцов двумя трубными решетками с гнездами и цилиндрическими поясками в них, первичный контур циркуляции нагревающей среды внутри каждого котла выполнен в виде продольно расположенного пучка труб, жестко закрепленных обоими торцами в цилиндрических поясках гнезд трубных решеток, трубная решетка, размещенная со стороны ввода первичного контура циркуляции нагревающей среды в котел, выполнена с центральной выпуклой вовнутрь котла частью, открытой со стороны первичного контура циркуляции, и с периферийной частью, прилегающей к торцу котла со стороны ввода в него первичного контура циркуляции с образованием кольцевого канала, сообщенного с межтрубным пространством, размещенного между внутренней стенкой котла и образующей центральной выпуклой частью решетки, а пучок труб закреплен в днище выпуклой части решетки.Each heat exchanger can be made in the form of a shell-and-tube boiler equipped with two tube sheets with sockets and cylindrical belts in them; the primary circuit of the heating medium circulation inside each boiler is made in the form of a longitudinally arranged tube bundle rigidly fixed with both ends in the cylindrical belts of the tube sheet nests , the tube sheet placed on the input side of the primary circuit of the heating medium into the boiler is made with the central part convex inside the boiler, open from one hundred the primary circulation circuit, and with the peripheral part adjacent to the end of the boiler from the input side of the primary circulation circuit with the formation of an annular channel in communication with the annular space, located between the inner wall of the boiler and forming the central convex part of the grate, and the tube bundle is fixed in the bottom convex part of the lattice.

Гнезда трубных решеток могут быть выполнены путем выштамповки с образованием отбортовок, торцы которых ориентированы вовнутрь котла. Каждая из труб котла снабжена по меньшей мере на части ее длины турбулизатором, выполненным в виде спирально закрученной пластины.Sockets of tube sheets can be made by stamping with the formation of flanges, the ends of which are oriented inside the boiler. Each of the boiler pipes is equipped with at least a part of its length with a turbulator made in the form of a spirally twisted plate.

Диаметр труб котла может быть выполнен равным 30-40 мм при длине этих труб, равной 500-600 мм, а трубы размещены внутри котла рядами с величиной шага в каждом ряду, равной 1,0-1,5 диаметра труб и со смещением труб в смежных рядах, равным 0,5-0,75 диаметра труб.The diameter of the boiler pipes can be made equal to 30-40 mm with a length of these pipes equal to 500-600 mm, and the pipes are placed in rows in the boiler with a step size in each row equal to 1.0-1.5 pipe diameters and with a pipe offset of adjacent rows equal to 0.5-0.75 pipe diameters.

Жесткое закрепление каждой из труб в пояске гнезда трубной решетки может быть осуществлено сваркой.Rigid fastening of each of the pipes in the girdle of the socket of the tube sheet can be carried out by welding.

Патрубок ввода в котел первичного контура циркуляции нагревающей среды и патрубки ввода и вывода вторичного контура циркуляции нагреваемой среды могут быть ориентированы тангенциально диаметру котла. Корпус каждого котла может быть выполнен раздельным, а основание и боковые поверхности корпуса - теплоизолированным. Количество котлов, The input pipe into the boiler of the primary circuit of the heating medium and the pipe input and output of the secondary circuit of the heated medium can be oriented tangentially to the diameter of the boiler. The body of each boiler can be made separate, and the base and side surfaces of the body can be thermally insulated. Number of boilers

сообщенных первичным контуром циркуляции с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, может превышать количество котлов, сообщенных с рубашкой охлаждения этого двигателя.communicated by the primary circulation circuit with the exhaust manifold of the internal combustion engine, may exceed the number of boilers communicated with the cooling jacket of this engine.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:

на фиг.1 - представлена схема предлагаемой теплогенераторной установки,figure 1 - presents a diagram of the proposed heat-generating installation,

на фиг.2 - продольное сечение котла,figure 2 is a longitudinal section of the boiler,

на фиг.3 - вид "В" - укрупненно показано гнездо в трубной решетке в зоне установки трубы,figure 3 is a view of "B" - enlarged shown socket in the tube sheet in the installation area of the pipe,

на фиг.4 - поперечное сечение котла по А-А.figure 4 is a cross section of the boiler along aa.

Представленная на фиг.1 теплогенераторная установка содержит размещенные внутри корпуса 1 двигатель 2 внутреннего сгорания, например, V-образный, снабженный рубашкой водяного и рубашкой масляного охлаждения (не показаны), соединенными соответственно с радиатором 3 водяного охлаждения и масляным радиатором 4, выхлопным коллектором 5, теплообменники 6, 7, 8, 9, 10, 11 и систему регулирования температуры нагреваемой среды во вторичном контуре 12 циркуляции нагреваемой среды. Каждый теплообменник выполнен в виде кожухотрубчатого котла, причем первичный контур 13 циркуляции нагревающей среды одних котлов соединен трубопроводом 14 с выхлопным коллектором 5 двигателя 2 внутреннего сгорания, а других - с рубашкой водяного охлаждения посредством радиатора 3 водяного охлаждения и с рубашкой масляного охлаждения посредством радиатора 4 масляного охлаждения.The heat generating installation shown in FIG. 1 comprises an internal combustion engine 2, for example, V-shaped, equipped with a water jacket and an oil cooling jacket (not shown), respectively connected to a water cooling radiator 3 and an oil radiator 4, an exhaust manifold 5, arranged inside the housing 1; , heat exchangers 6, 7, 8, 9, 10, 11 and the temperature control system of the heated medium in the secondary circuit 12 of the circulation of the heated medium. Each heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube boiler, and the primary circuit 13 of the heating medium circulation of some boilers is connected by a pipe 14 to the exhaust manifold 5 of the internal combustion engine 2, and others to a water cooling jacket by means of a water cooling radiator 3 and with an oil cooling jacket by means of an oil radiator 4 cooling.

Вторичный контур 12 циркуляции нагреваемой среды всех теплообменников посредством подводящего 15 и отводящего 16 коллекторов сообщен с системой 17 отопления объекта и содержит циркуляционный насос 18.The secondary circuit 12 of the circulation of the heated medium of all heat exchangers by means of the inlet 15 and outlet 16 collectors communicated with the heating system 17 of the object and contains a circulation pump 18.

Каждый теплообменник снабжен двумя автономными линиями 19, 20 подводящей и отводящей соответственно, подключения к вторичному контуру 12 циркуляции нагреваемой среды, причем подключение всех теплообменников к вторичному контуру 12 циркуляции нагреваемой среды выполнено параллельным.Each heat exchanger is equipped with two autonomous lines 19, 20 supply and discharge, respectively, connecting to the secondary circuit 12 of the heated medium, and the connection of all heat exchangers to the secondary circuit 12 of the heated medium is made in parallel.

С электронным блоком 21 управления связаны датчики 22,23 температуры нагреваемой среды, размещенные на входе и выходе вторичного контура циркуляции нагреваемой среды соответственно, датчик 24 температуры нагревающей среды (отработавших газов), датчики 25, 26 температуры нагревающей среды (из рубашки водяного охлаждения и рубашки масляного охлаждения соответственно) и дроссельные заслонки 27, размещенные на выходе из выхлопного коллектора 5, и дроссельные заслонки 28 - в зоне ввода первичного контура 13 циркуляции нагревающей среды в котел, сообщенный с выхлопным коллектором 5, дозаторы 28 первичного контура циркуляции, установленные в трубопроводах, сообщающих котлы с рубашкой водяного охлаждения и рубашкой масляного охлаждения и дозаторы 29, 30 первичного контура циркуляции, установленные в трубопроводах, сообщающих котлы с рубашкой водяного охлаждения и рубашкой масляного охлаждения соответственно, и дозаторы 31, установленные в трубопроводах сообщающих котлы со вторичным контуром циркуляции. Один из котлов 6 или 8, сообщенный с выхлопным коллектором 5 с каждой стороны V-образного блока цилиндров, непосредственно, без дроссельной заслонки сообщен с первичным контуром 13 циркуляции нагревающей среды.Sensors 22.23 of the temperature of the heated medium located at the input and output of the secondary circuit of the heated medium, respectively, a sensor 24 of the temperature of the heating medium (exhaust gas), sensors 25, 26 of the temperature of the heating medium (from a water cooling jacket and a jacket) are connected to the electronic control unit 21 oil cooling, respectively) and throttle valves 27, located at the outlet of the exhaust manifold 5, and throttle valves 28 - in the input zone of the primary circuit 13 of the circulation of the heating medium into the boiler, connected to the exhaust manifold 5, dispensers 28 of the primary circulation circuit installed in pipelines communicating boilers with a water cooling jacket and an oil cooling jacket and dispensers 29, 30 of the primary circulation circuit installed in pipelines communicating boilers with a water cooling jacket and oil cooling jacket, respectively , and dispensers 31 installed in pipelines communicating boilers with a secondary circulation circuit. One of the boilers 6 or 8, in communication with the exhaust manifold 5 on each side of the V-shaped cylinder block, is directly connected without primary throttle to the primary circuit 13 of the heating medium circulation.

Каждый кожухотрубный котел снабжен с торцов двумя трубными решетками 32, 33 с гнездами 34 и цилиндрическими поясками 35 в них. Первичный контур (13) циркуляции нагревающей среды внутри каждого котла выполнен в виде продольно расположенного пучка труб 36, жестко закрепленных обоими торцами в цилиндрических поясках 35 гнезд 34 трубных решеток 32, 33.Each shell-and-tube boiler is equipped from the ends with two tube sheets 32, 33 with sockets 34 and cylindrical belts 35 in them. The primary circuit (13) of the circulation of the heating medium inside each boiler is made in the form of a longitudinally arranged bundle of pipes 36 rigidly fixed by both ends in the cylindrical belts 35 of the sockets 34 of the tube sheets 32, 33.

Трубная решетка 33, размещенная со стороны ввода первичного контура 13 нагревающей среды в котел, утилизирующий тепло отработавших газов, выполнена с центральной выпуклой вовнутрь котла частью - приемной камерой 37, открытой со стороны первичного контура (13) циркуляции, и с периферийной зоной 38 этой решетки, прилегающей к торцу котла со стороны ввода в котел первичного контура 13 циркуляции с образованием кольцевого канала 39, сообщенного с межтрубным пространством котла и размещенного The tube grill 33, located on the input side of the primary circuit 13 of the heating medium into the boiler, utilizing the heat of the exhaust gases, is made with a central part convex inside the boiler - the receiving chamber 37, open from the primary circuit (13) of circulation, and with the peripheral zone 38 of this grill adjacent to the end of the boiler from the input side of the primary circulation circuit 13 into the boiler to form an annular channel 39 in communication with the annular space of the boiler and placed

между внутренней стенкой котла и образующей центральной выпуклой частью решетки, то есть боковой стенкой приемной камеры. При этом пучок труб 36 закреплен в днище 40 выпуклой части трубной решетки 33. Гнезда 34 трубных решеток 32, 33 выполнены путем выштамповки с образованием отбортовок 41, торцы которых ориентированы вовнутрь котла. Каждая из труб 36 котла снабжена турбулизатором 42, выполненным в виде спирально закрученной пластины, размещенной по меньшей мере на части ее длины.between the inner wall of the boiler and the forming central convex part of the grate, that is, the side wall of the receiving chamber. In this case, the tube bundle 36 is fixed in the bottom 40 of the convex part of the tube sheet 33. The sockets 34 of the tube sheets 32, 33 are made by stamping with the formation of flanges 41, the ends of which are oriented inside the boiler. Each of the pipes 36 of the boiler is equipped with a turbulator 42, made in the form of a spirally twisted plate, placed at least part of its length.

Диаметр "d" труб котла предпочтительно выполнен равным 30-40 мм при длине этих труб равной 500-600 мм, а трубы размещены внутри котла рядами с величиной шага "а" в каждом ряду, равным 1,0-1,5 диаметра труб и со смещением "с" труб в смежных рядах, равным 0,5-0,75 диаметра труб. Жесткое закрепление каждой из труб 36 в цилиндрическом пояске 35 гнезда 34 каждой трубной решетки 32 или 33 осуществляют сваркой.The diameter "d" of the boiler pipes is preferably made equal to 30-40 mm with a length of these pipes equal to 500-600 mm, and the pipes are placed inside the boiler in rows with a step size "a" in each row equal to 1.0-1.5 pipe diameters and with a displacement "c" of pipes in adjacent rows equal to 0.5-0.75 pipe diameters. Rigid fastening of each of the pipes 36 in the cylindrical belt 35 of the socket 34 of each tube sheet 32 or 33 is carried out by welding.

Патрубок 43 ввода в котел первичного контура 13 циркуляции нагревающей среды и патрубки 44, 45 ввода и вывода в котел соответственно вторичного контура 12 циркуляции нагреваемой среды ориентированы тангенциально диаметру "Д" котла. Патрубок 46 вывода отработавших газов в атмосферу в данном устройстве размещен центрально сверху котла и подсоединен к глушителю (не показан). Корпус 47 каждого котла выполнен раздельным, а основание 48 корпуса и его боковые поверхности 49 теплоизолированными. Количество котлов, сообщенных первичным контуром циркуляции с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, превышает количество котлов, сообщенных с рубашкой охлаждения двигателя.The pipe 43 of the input to the boiler of the primary circuit 13 of the circulation of the heating medium and the pipe 44, 45 of the input and output of the boiler, respectively, of the secondary circuit 12 of the circulation of the heated medium are oriented tangentially to the diameter "D" of the boiler. The pipe 46 of the exhaust gas into the atmosphere in this device is placed centrally on top of the boiler and connected to a muffler (not shown). The housing 47 of each boiler is made separate, and the base 48 of the housing and its side surfaces 49 are thermally insulated. The number of boilers communicated by the primary circuit with the exhaust manifold of the internal combustion engine exceeds the number of boilers communicated with the engine cooling jacket.

Для перекрытия потока первичного контура циркуляции нагревающей среды из котла, сообщенного с радиатором водяного охлаждения 3 и с масляным радиатором 4 предусмотрены трехходовые краны 50, 51, размещенные в трубопроводах, сообщающих рубашку водяного и рубашку масляного охлаждения соответственно с этими котлами.To block the flow of the primary circuit of the heating medium from the boiler, in communication with the water cooling radiator 3 and with the oil radiator 4, three-way valves 50, 51 are placed in pipelines connecting the water jacket and the oil cooling jacket, respectively, with these boilers.

Теплогенераторная установка подключена к системе отопления зданий и сооружений. Эксплуатация теплогенераторной установки возможна только при работающем двигателе внутреннего сгорания, являющимся источником тепла и кинематического привода. При этом источником тепла служат горячие отработавшие газы и охлаждающая жидкость: вода и масло. Зачастую в качестве двигателя внутреннего сгорания используют большеразмерный V-образный двигатель.The heat generator is connected to the heating system of buildings and structures. Operation of the heat generator is possible only with a working internal combustion engine, which is a source of heat and a kinematic drive. In this case, the heat source is hot exhaust gases and coolant: water and oil. Often, a large-sized V-shaped engine is used as an internal combustion engine.

Выделяемое при работе двигателя внутреннего сгорания тепло снимается в кожухотрубных котлах - теплообменниках при подключенной системе отопления объекта и в водо-воздушных радиаторах охлаждения двигателя внутреннего сгорания водяного и масляного при отключенной системе отопления объекта. В период, когда система отопления не задействована температуры входа-выхода нагреваемой среды во вторичном контуре циркуляции низки и равны между собой, горячие отработавшие газы выносятся через глушитель непосредственно в атмосферу, а теплообменники, связанные с рубашкой охлаждения, отключены от вторичного контура циркуляции.The heat released during the operation of the internal combustion engine is removed in shell-and-tube boilers - heat exchangers when the heating system of the facility is connected and in air-water radiators for cooling the internal combustion engine of water and oil when the heating system of the facility is turned off. During the period when the heating system is not involved, the temperature of the input / output of the heated medium in the secondary circuit is low and equal to each other, hot exhaust gases are carried through the muffler directly to the atmosphere, and the heat exchangers associated with the cooling jacket are disconnected from the secondary circuit.

С каждым выпускным коллектором предпочтительно предусмотрено сообщение как минимум двух теплообменников типа отработавшие газы - вода, что позволяет при нагрузках на двигатель менее 50% полностью реализовывать теплотехнические свойства теплообменника (в одном теплообменнике при малых нагрузках из-за переохлаждения отработавших газов ниже "точки росы", равной 120°С, происходит выделение конденсата и коррозия металлических поверхностей). При этом при частичных нагрузках работает только по одному теплообменнику, сообщенному с выхлопным коллектором. Каждый теплообменник имеет свою независимую линию подключения к вторичному контуру циркуляции и к входному и выходному коллектору системы отопления зданий и в каждой линии 19 или 20 устанавливают по одному электроуправляемому дозатору. Пропускная способность каждой линии определяется разностью температур на входе и выходе системы отопления. Электронный блок 21 управления принимает сигналы от температурных Preferably, at least two exhaust gas-water heat exchangers are provided with each exhaust manifold, which, when the engine loads are less than 50%, fully realize the heat engineering properties of the heat exchanger (in one heat exchanger at low loads due to overcooling of exhaust gases below the dew point, equal to 120 ° C, condensation and corrosion of metal surfaces occur). At the same time, at partial loads, only one heat exchanger communicates with the exhaust manifold. Each heat exchanger has its own independent line for connecting to the secondary circulation circuit and to the input and output collector of the building heating system, and one electrically controlled metering unit is installed in each line 19 or 20. The capacity of each line is determined by the temperature difference at the input and output of the heating system. The electronic control unit 21 receives signals from temperature

датчиков воды вторичного контура циркуляции нагревающей среды, охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, моторного масла, отработавших газов и выдает управляющие импульсы на дозаторы и заслонки отработавших газов.water sensors of the secondary circuit of the heating medium, coolant of the internal combustion engine, engine oil, exhaust gas and generates control pulses to the dispensers and exhaust gas flaps.

Кожухотрубные котлы унифицированной конструкции имеют газоводные и водо-водные трубки с установленными в них спиралевидными турбулизаторами, длина и угол наклона витков которых зависит от расчетной интенсивности потока и допустимых сопротивлений потоку. Приемная камера котла, образуемая на входе первичного контура циркуляции в теплообменник, сообщенный с выхлопным коллектором, омывается водой вторичного контура, для чего предусмотрена кольцевая полость. Для повышения интенсификации теплообмена вход первичного теплоносителя (охлаждающая жидкость, отработавшие газы) организован тангенциально, так же как и вход-выход воды вторичного контура (последнее решение предотвращает также образование застойных зон и локальный перегрев воды). Для повышения надежности заделки трубок в газопринимающей решетке имеются направленные внутрь выштамповки, увеличивающие поверхность контакта трубок с решеткой и обеспечивающие надежный сварной шов.Shell-and-tube boilers of a unified design have gas and water pipes with spiral turbulators installed in them, the length and angle of inclination of the turns of which depend on the calculated flow intensity and allowable flow resistance. The boiler receiving chamber, formed at the inlet of the primary circulation circuit into the heat exchanger in communication with the exhaust manifold, is washed by the water of the secondary circuit, for which an annular cavity is provided. To increase the intensification of heat transfer, the input of the primary coolant (coolant, exhaust gases) is organized tangentially, as well as the input and output of the secondary water (the latter solution also prevents the formation of stagnant zones and local overheating of water). To increase the reliability of the sealing of the tubes in the gas receiving lattice, there are inward stampings that increase the contact surface of the tubes with the lattice and provide a reliable weld.

Корпус каждого котла выполнен раздельным. Днище котлов выполнено разъемным с корпусом, что позволяет проводить обслуживание котлов (чистка трубок, замена турбулизаторов и др.). Днище позволяет устанавливать котел непосредственно на пол (фундамент), имеет теплоизолирующий слой для предотвращения потерь тепла и нагрева пола.The body of each boiler is made separate. The bottom of the boilers is made detachable with a housing, which allows for boiler maintenance (pipe cleaning, replacement of turbulators, etc.). The bottom allows you to install the boiler directly on the floor (foundation), has a heat-insulating layer to prevent heat loss and floor heating.

Работа теплогенераторной установки осуществляется следующим образом. После запуска двигателя внутреннего сгорания и выхода его на установившийся температурный режим, при работе циркуляционного насоса внешнего контура системы отопления здания (зимний режим) в зависимости от разницы температур входа и выхода открываются все дозаторы и до достижения заданного температурного градиента остаются открытыми. По мере прогрева воды вторичного контура, при избыточном тепловыделении The operation of the heat generator is as follows. After starting the internal combustion engine and reaching its steady state temperature, during operation of the circulation pump of the external circuit of the building heating system (winter mode), depending on the difference in temperature of the inlet and outlet, all the dispensers open and remain open until the specified temperature gradient is reached. As the secondary water warms up, with excessive heat

двигателем внутреннего сгорания путем переключения трехпозиционных кранов происходит перераспределение потоков первичного контура, в т.ч. от рубашки водяного охлаждения и рубашки масляного контура в соответствующие радиаторы, а от выхлопного коллектора (частично) - непосредственно в глушитель. При отключении циркуляционного насоса (летний режим) все потоки первичного контура направляются соответственно в радиаторы или глушитель (глушители), минуя теплообменники. При включенном циркуляционном насосе, но малой нагрузке двигателя, отработавшие газы подаются только в одну пару теплообменников.the internal combustion engine by switching the three-position valves there is a redistribution of the flows of the primary circuit, including from a water cooling jacket and an oil circuit jacket to the respective radiators, and from the exhaust manifold (partially) - directly to the muffler. When the circulation pump is switched off (summer mode), all primary circuit flows are directed respectively to radiators or a silencer (silencers), bypassing the heat exchangers. When the circulation pump is turned on, but the engine load is low, the exhaust gases are supplied to only one pair of heat exchangers.

Предлагаемая теплогенераторная установка позволяет повысить эффективность утилизации тепла путем введения электронно управляемого дозирования потоков жидкости вторичного контура, использования части котлов утилизаторов отработавших газов при частичных нагрузках двигателя и путем увеличения интенсивности теплообмена в первичном контуре циркуляции нагревающей среды и увеличения поверхности теплосъема во вторичном корпусе циркуляции, а также позволяет повысить долговечность работы теплообменников путем оптимизации температуры отработавших газов на различных нагрузках двигателя.The proposed heat-generating installation allows to increase the efficiency of heat recovery by introducing electronically controlled dosing of liquid flows of the secondary circuit, using part of the boilers of exhaust gas heaters at partial engine loads and by increasing the heat transfer rate in the primary circuit of the heating medium and increasing the surface of the heat sink in the secondary circulation housing, as well as allows you to increase the durability of the heat exchangers by optimizing the temperature exhaust gases at various engine loads.

Кроме того, повышение эффективности утилизации тепла обеспечивается за счет параллельного подключения каждого теплообменника к вторичному контуру циркуляции и электронно управляемому дозированию потоков каждой линии, направлению потоков вторичного контура на линии утилизации тепла отработавших газов в один или два теплообменника в зависимости от нагрузки. При этом эффективность каждого теплообменника повышается за счет обеспечения тангенциального входа и выхода теплоносителей, применения дополнительной кольцевой полости винтообразных турбулизаторов, а надежность теплонагруженных деталей теплообменников - за счет специальной формы днища и заделки трубок.In addition, an increase in the efficiency of heat recovery is ensured by the parallel connection of each heat exchanger to the secondary circulation circuit and electronically controlled dosing of the flows of each line, the direction of the flows of the secondary circuit on the exhaust gas heat recovery line into one or two heat exchangers depending on the load. At the same time, the efficiency of each heat exchanger is increased due to the provision of tangential inlet and outlet of coolants, the use of an additional annular cavity of screw-shaped turbulators, and the reliability of heat-loaded parts of heat exchangers due to the special shape of the bottom and sealing of the tubes.

Предлагаемая теплогенераторная установка успешно прошла испытания и подготовлена к внедрению.The proposed heat-generating installation has been successfully tested and prepared for implementation.

Claims

1. A heat generating installation containing heat exchangers located in the housing, an internal combustion engine as a drive and heating device, equipped with an exhaust manifold and a cooling jacket, while the primary circuit of the heating medium of some heat exchangers is connected by a pipe to the exhaust manifold of the internal combustion engine, and other heat exchangers - with a cooling jacket of an internal combustion engine and secondary circuits of the heated medium circulation of all heat exchangers connected They are equipped with an object heating system by means of pipelines and a circulation pump, characterized in that the heat generating unit is additionally equipped with a temperature control system for the heated medium in the secondary circulation circuit, including an electronic control unit and associated temperature sensors for the heated medium, located at the input and output of the secondary circulation circuit , temperature sensors of the heating medium of the primary circuit, throttle valves located at the outlet of the exhaust manifold at the part of the input of the primary circuit of the heating medium circulation into at least a part of the heat exchangers connected to the exhaust manifold, and dispensers installed in the pipelines connecting the heat exchangers with the secondary circuit of the heated medium and in the pipelines connecting these heat exchangers with the cooling jacket of the internal combustion engine moreover, the cooling jacket of the internal combustion engine is made in the form of a water cooling jacket and an oil cooling jacket of this engine, and each heat transfer The heater is equipped with autonomous lines for connecting to the secondary circuit of the heated medium, and the connection of all heat exchangers to the secondary circuit of the heated medium is made in parallel.

2. The heat-generating installation according to claim 1, characterized in that each heat exchanger is made in the form of a shell-and-tube boiler equipped with two tube sheets from the ends with sockets and cylindrical belts in them, the primary circuit of the heating medium inside each boiler is made in the form of a longitudinally arranged tube bundle rigidly fixed by both ends in the cylindrical belts of the slots of the tube sheets, the tube sheet placed on the input side of the primary circuit of the heating medium into the boiler is made with a central the part that is convex inside the boiler, open from the side of the primary circulation circuit and with the peripheral part adjacent to the boiler end, with the formation of an annular channel communicated with the boiler annulus located between the boiler wall and forming the central convex part of the grate, and the tube bundle is fixed at the bottom of the convex part lattice.

3. The heat generating installation according to claim 2, characterized in that the nests of the tube sheets are made by stamping with the formation of flanges, the ends of which are oriented inside the boiler.

4. The heat generating installation according to claim 2, characterized in that each of the pipes of the boiler is equipped with at least a part of its length with a turbulator made in the form of a spirally twisted plate.

5. The heat generating installation according to claim 2, characterized in that the diameter of the boiler pipes is preferably made equal to 30-40 mm with a length of these pipes equal to 500-600 mm, and the pipes are placed in rows in the boiler with a step in each row equal to 1.0-1.5 pipe diameters and with pipe displacement in adjacent rows equal to 0.5-0.75 pipe diameters.

6. The heat-generating installation according to claim 2, characterized in that the rigid fastening of each of the pipes in the girdle of the tube grid socket is carried out by welding.

7. The heat generating installation according to claim 1, characterized in that the nozzle of the input to the boiler of the primary circuit of the heating medium and the nozzle of the input and output of the secondary circuit of the heated medium are oriented tangentially to the diameter of the boiler.

8. The heat generating installation according to claim 2, characterized in that the casing of each boiler is separate, and the base of the casing and its side surface are thermally insulated.

9. The heat generating installation according to claim 1, characterized in that the number of boilers communicated by the primary circulation circuit with the exhaust manifold of the internal combustion engine exceeds the number of boilers communicated with the cooling jacket of this engine.