RU90177U1

RU90177U1 - HEAT PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU90177U1
Application number: RU2009130248/22U
Authority: RU
Inventors: Ильяс Миргарифович Арсланов; Роберт Султанович Ахметшин; Сергей Иванович Харчук; Камиль Закирович Фатыхов; Марат Люцерович Хазиев; Марсель Робертович Ахметшин
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2009-12-27

Abstract

1. Теплонасосная установка, состоящая из двух блоков, первый, включающий двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) и на его валу электрический генератор электроснабжения потребителей, и второй, включающий электрический двигатель и на его валу компрессор теплового насоса, который в свою очередь имеет конденсатор, испаритель и теплообменник, утилизирующий тепло выхлопных газов ДВС, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена двумя теплообменниками воздушного и жидкостного охлаждения ДВС в тракте испарителя теплового насоса. ! 2. Теплонасосная установка по п.1, отличающаяся тем, что первый теплообменник размещен на тракте трубопровода испарителя теплового насоса, утилизирующего низкотемпературную тепловую энергию с системы воздушного охлаждения корпуса ДВС, при этом первый теплообменник конструктивно является воздушно-жидкостным. ! 3. Теплонасосная установка по п.2, отличающаяся тем, что второй теплообменник размещен на тракте трубопровода испарителя теплового насоса утилизации низкотемпературной тепловой энергии с системы жидкостного охлаждения ДВС, и при этом второй теплообменник конструктивно является жидкостно-жидкостным.1. A heat pump installation consisting of two blocks, the first including an internal combustion engine (hereinafter ICE) and an electric power generator for consumers on its shaft, and the second, including an electric motor and heat pump compressor on its shaft, which in turn has a condenser, an evaporator and a heat exchanger utilizing the heat of the exhaust gases of the internal combustion engine, characterized in that it is additionally equipped with two heat exchangers for air and liquid cooling of the internal combustion engine in the path of the evaporator of the heat pump. ! 2. The heat pump installation according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger is located on the pipeline path of the heat pump evaporator, utilizing low-temperature heat energy from the air cooling system of the engine body, while the first heat exchanger is structurally air-liquid. ! 3. The heat pump installation according to claim 2, characterized in that the second heat exchanger is located on the pipeline path of the heat pump evaporator for the utilization of low-temperature heat energy from the internal combustion engine liquid cooling system, and the second heat exchanger is structurally liquid-liquid.

Description

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности, к конструкции теплонасосной установки с тепловым насосом, приводимым в действие двигателем внутреннего сгорания посредством электрогенератора и электродвигателя.The utility model relates to the field of heat engineering, in particular, to the design of a heat pump installation with a heat pump driven by an internal combustion engine by means of an electric generator and an electric motor.

Известна конструкция теплонасосной установки с тепловым насосом, приводимым в действие двигателем внутреннего сгорания [1], однако из-за низкого коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания (от 34 до 40%) использование этой конструкции экономически неэффективно.A known design of a heat pump installation with a heat pump driven by an internal combustion engine [1], however, due to the low efficiency of the internal combustion engine (from 34 to 40%), the use of this design is economically inefficient.

Известна также теплонасосная установка с тепловым насосом, приводимым в действие двигателем внутреннего сгорания [2], близкая к предлагаемому техническому решению и имеющая недостаток, заключающийся в том, что утилизируемое от ДВС тепло используется на тракте конденсатора теплового насоса, что снижает эффективность теплонасосной установки.Also known is a heat pump installation with a heat pump driven by an internal combustion engine [2], which is close to the proposed technical solution and has the disadvantage that heat utilized from the internal combustion engine is used on the heat pump condenser path, which reduces the efficiency of the heat pump installation.

Заявляемая полезная модель направлена на разработку конструкции, имеющей к.п.д. 60 процентов и выше, с тепловым насосом, приводимым в действие электродвигателем, подключенным к электрогенератору, который в свою очередь, приводится двигателем внутреннего сгорания и от которой тепловая энергия, отводимая охлаждающей жидкостью и воздухом, утилизируется упомянутым тепловым насосом.The inventive utility model is aimed at developing a design having an efficiency 60 percent and above, with a heat pump driven by an electric motor connected to an electric generator, which, in turn, is driven by an internal combustion engine and from which the heat energy removed by the cooling liquid and air is utilized by the heat pump.

На фиг.1 показаны элементы теплонасосной установки: 1 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС), 2 - электрический генератор, 3 - электродвигатель, 4 - компрессор теплового насоса (ТЫ (17)), 5 - конденсатор ТН (17), 6 - испаритель ТН (17), 7 - первый воздушно-жидкостный теплообменник, 8 - воздуховод от ДВС (1) к первому воздушно-жидкостному теплообменнику (7), 9 - вентилятор системы воздушного охлаждения ДВС, 10 - второй жидкостно-жидкостный теплообменник, 11 - трубопровод от первого воздушно-жидкостного теплообменника (7) к второму жидкостно-жидкостному теплообменнику (10), 12 - система жидкостного охлаждения ДВС, 13 - входной трубопровод испарителя ТН (17), 14 - потребители электроэнергии, 15 - потребители тепловой энергии, 16 - насосы, 17 - тепловой насос (ТН), 18 - вентиль, 19 - подпитка теплоносителя, 20 - сброс теплоносителя, 21 - теплообменник отбора энергии выхлопного газа, 22 - выхлоп газа ДВС.Figure 1 shows the elements of a heat pump installation: 1 - internal combustion engine (ICE), 2 - electric generator, 3 - electric motor, 4 - heat pump compressor (YOU (17)), 5 - TN condenser (17), 6 - evaporator ТН (17), 7 - the first air-liquid heat exchanger, 8 - the air duct from the internal combustion engine (1) to the first air-liquid heat exchanger (7), 9 - the fan of the internal combustion engine air cooling system, 10 - the second liquid-liquid heat exchanger, 11 - the pipeline from the first air-liquid heat exchanger (7) to the second liquid-liquid heat exchanger y (10), 12 - ICE liquid cooling system, 13 - inlet pipe of the ТН evaporator (17), 14 - electric energy consumers, 15 - thermal energy consumers, 16 - pumps, 17 - heat pump (ТН), 18 - valve, 19 - coolant recharge, 20 - coolant discharge, 21 - exhaust gas energy extraction heat exchanger, 22 - ICE gas exhaust.

Заявляемая теплонасосная установка состоит из двух блоков. Первый включает двигатель внутреннего сгорания 1 (далее ДВС) и на его валу электрический генератор 2 электроснабжения потребителей. Второй включает электрический двигатель 3 и на его валу компрессор 4 теплового насоса 17, который в свою очередь имеет конденсатор 5, испаритель 6 и теплообменник 21, утилизирующий тепло выхлопных газов ДВС 1. Установка дополнительно снабжена двумя теплообменниками 7 и 10 воздушного и жидкостного охлаждения ДВС в тракте испарителя 6 теплового насоса 17; при этом первый теплообменник 7 размещен на тракте трубопровода испарителя 6 теплового насоса 17, утилизирующего низкотемпературную тепловую энергию с системы воздушного охлаждения 8 корпуса ДВС. При этом первый теплообменник 7 конструктивно является воздушно-жидкостным, а второй теплообменник 10 размещен на тракте трубопровода испарителя 6 теплового насоса 17 утилизации низкотемпературной тепловой энергии с системы жидкостного охлаждения 12 ДВС 1, и при этом второй теплообменник 10 конструктивно является жидкостно-жидкостным.The inventive heat pump installation consists of two blocks. The first includes an internal combustion engine 1 (hereinafter ICE) and on its shaft an electric generator 2 for power supply to consumers. The second includes an electric motor 3 and on its shaft a compressor 4 of the heat pump 17, which in turn has a condenser 5, an evaporator 6 and a heat exchanger 21 that utilizes the heat of exhaust gases of the internal combustion engine 1. The installation is additionally equipped with two heat exchangers 7 and 10 of air and liquid cooling of the internal combustion engine the path of the evaporator 6 of the heat pump 17; wherein the first heat exchanger 7 is placed on the pipeline path of the evaporator 6 of the heat pump 17, utilizing low-temperature heat energy from the air cooling system 8 of the engine body. In this case, the first heat exchanger 7 is structurally air-liquid, and the second heat exchanger 10 is located on the pipeline path of the evaporator 6 of the heat pump 17 for utilization of low-temperature heat energy from the liquid cooling system 12 of the internal combustion engine 1, and the second heat exchanger 10 is structurally liquid-liquid.

Избыточная электроэнергия от электрического генератора 2 питает электрические нагрузки потребителей электроэнергии 14, например, освещение и привод насосов 16, а получаемая утилизацией от ДВС 1 тепловая энергия передается потребителям тепловой энергии 15. Теплоносители движутся под действием соответствующих насосов 16.The excess electricity from the electric generator 2 feeds the electrical loads of the consumers of electricity 14, for example, the lighting and the drive of the pumps 16, and the thermal energy received from the combustion engine 1 is transferred to the consumers of thermal energy 15. The heat carriers move under the influence of the respective pumps 16.

Принцип работы теплонасосной установки:The principle of operation of the heat pump installation:

ДВС 1 работает на горючем газе и приводит во вращение электрический генератор 2. Электрический генератор 2 снабжает электрической энергией электродвигатель 3, который приводит во вращение компрессор теплового насоса 4, который также включает конденсатор 5 и испаритель 6. Жидкий теплоноситель, охлажденный в испарителе 6, подается в первый воздушно-жидкостный теплообменник 7. Горячий воздух от разогретого корпуса ДВС 1 по воздуховоду 8 с помощью вентилятора 9 попадает в коллектор воздушно-жидкостного теплообменника 7 и отдает тепловую энергию жидкому теплоносителю. Далее жидкий теплоноситель из этого первого воздушно-жидкостного теплообменника 7 попадает во второй жидкостно-жидкостной теплообменник 10, где еще больше нагревается от теплоносителя системы охлаждения ДВС.The internal combustion engine 1 runs on combustible gas and drives the electric generator 2. The electric generator 2 supplies electric energy to the electric motor 3, which drives the heat pump compressor 4, which also includes a condenser 5 and an evaporator 6. The liquid coolant cooled in the evaporator 6 is supplied into the first air-liquid heat exchanger 7. The hot air from the warmed-up engine ICE 1 through the duct 8 through the fan 9 enters the collector of the air-liquid heat exchanger 7 and gives off thermal energy idkomu coolant. Next, the liquid coolant from this first air-liquid heat exchanger 7 enters the second liquid-liquid heat exchanger 10, where it is even more heated from the coolant of the internal combustion engine cooling system.

Электрический генератор 2 также снабжает электрической энергией потребителей 14.Electric generator 2 also supplies electrical energy to consumers 14.

Источники информации:Information sources:

1. Разуваев А.В., «Целесообразность применения систем утилизации теплоты ДВС», ж. «Экспозиция. Нефть. Газ», №3/Н (64) июнь 2008 г, стр.112-114 или http://www.expoz.ru1. Razuvaev AV, "The feasibility of using heat recovery systems for internal combustion engines", g. “Exposition. Oil. Gas ”, No. 3 / N (64) June 2008, pp. 112-114 or http://www.expoz.ru

2. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Гельманов P.P. Повышение эффективности пароком-прессионных теплонасосных установок с приводом от ДВС. Спец. 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника. Диссертационный совет: Д 212.079.02 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева. Адрес диссертационного совета: 420111, г.Казань, ул. К.Маркса, 10. Дата защиты: 13 мая 20092. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Gelmanov P.P. Improving the efficiency of steam-compression heat pump units driven by internal combustion engines. Specialist. 04/01/14 - Thermophysics and theoretical heat engineering. Thesis Council: D 212.079.02 at Kazan State Technical University. A.N. Tupolev. Address of the dissertation council: 420111, Kazan, st. K.Marx, 10. Date of protection: May 13, 2009

Claims

1. A heat pump installation consisting of two blocks, the first including an internal combustion engine (hereinafter ICE) and an electric power generator for consumers on its shaft, and the second, including an electric motor and heat pump compressor on its shaft, which in turn has a condenser, an evaporator and a heat exchanger utilizing the heat of the exhaust gases of the internal combustion engine, characterized in that it is additionally equipped with two heat exchangers for air and liquid cooling of the internal combustion engine in the path of the evaporator of the heat pump.

2. The heat pump installation according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger is located on the pipeline path of the heat pump evaporator, utilizing low-temperature heat energy from the air cooling system of the engine body, while the first heat exchanger is structurally air-liquid.

3. The heat pump installation according to claim 2, characterized in that the second heat exchanger is located on the pipeline path of the heat pump evaporator for the utilization of low-temperature heat energy from the internal combustion engine liquid cooling system, and the second heat exchanger is structurally liquid-liquid.