SU1110917A1

SU1110917A1 - Двигатель с внешним подводом теплоты

Info

Publication number: SU1110917A1
Application number: SU833605441A
Authority: SU
Inventors: Василий Алексеевич Звонов; Павел Владимирович Сергеев; Владимир Николаевич Даниличев; Валерий Викторович Ставицкий
Original assignee: Ворошиловградский машиностроительный институт
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-08-30

Abstract

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОД ВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий, по меньшей мере один цилиндр с гор чим и хо (Л со лодным объемами, камеру сгорани с полостью сгорани топливного факела и нагреватель , образованный сборным коллектором и р дом трубок, расположенных по окружности , размещенных в полости сгорани и подключенных через одну к гор чему объему и регенератору, отличающийс тем, что, с целью повыщени КПД, нагреватель дополнительно снабжен двум коакс.иально расположенными кожухами с торцевыми сетками, размещенными в полости сгорани и охватывающими трубки нагревател , причем объем между кожухами заполнен гранулированным катализатором. ;/

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей с внешним подводом теплоты, предназначенных для работы с повышенными требованиями к уровню токсичности продуктов сгорания топлива.

Известен двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндр с горячим и холодным объемами, камеру сгорания с полостью, сгорания топливного факела и нагреватель, образованный сборным коллектором и рядами трубок, расположенных по окружности, размещенных в полости сгорания и подключенных через одну к горячему объему и регенератору [1].

К недостаткам известного двигателя относят большую неравномерность нагрева трубок нагревателя по высоте, в связи с этим подвод тепла к рабочему телу внутреннего контура двигателя ограничен зоной местного перегрева и, следовательно, КПД двигателя меньше, чем если бы трубки имели по высоте одинаковую температуру. Кроме того, токсичность продуктов сгорания и полнота сгорания топлива у этих двигателей не может быть удовлетворительной при их работе в плохо проветриваемых карьерах, шахтах и т. д.

Целью изобретения является повышение равномерности нагрева трубок нагревателя и увеличение полноты сгорания топлива, что приводит к повышению КПД двигателя с внешним подводом теплоты.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере один цилиндр с горячим и холодным объемами, камеру сгорания с полостью сгорания топливного факела и нагреватель, образованный сборным коллектором и рядом трубок, расположенных по окружности, размещенных в полости сгорания и подключенных через одну к горячему объему и регенератору, нагреватель дополнительно снабжен двумя коаксиально расположенными кожухами с торцевыми сетками, размещенными в полости сгорания и охватывающими трубки нагревателя, причем объем между кожухами заполнен гранулированным катализатором.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого двигателя.

В цилиндре 1 двигателя размещены поршни 2 и 3, разделяющие внутреннюю полость цилиндра на горячий 4 и холодный 5 объемы, соединенные между собой через нагреватель, образованный сборным коллектором 6 и расположенными по окружности трубками 7, регенератор 8 и холодильник 9. Нагреватель размещен в полости 10 сгорания топливного факела, образованного камерой сгорания 11, и заключен в коаксиально расположенные кожухи 12 и 13 с торцевыми сетками 14 и гранулированным катализатором 15. Кожу хи окружены рекуперативным теплообменником 16 с каналами 17 для прохода свежего воздуха и каналами 18 для прохода продуктов сгорания.

₅ Двигатель работает следующим образом.

С помощью электрической свечи накаливания поджигается топливо в камере сгорания II и начинается процесс прогрева гранулированного катализатора 15 до нужной температуры с помощью факельного сжига10 ния топлива в полости 10 сгорания. После достижения необходимой температуры процесс факельного сжигания топлива прекращается и топливо, проходя вместе с воздухом через сетки 14 и гранулированный катализатор 15, вступает в химическую реакцию, образуя вместе с тем псевдокипящий слой катализатора, что обеспечивается расстоянием между сетками 14 и высотой слоя катализатора. Горение идет с очень высокой скоростью, поэтому теплонапряженность 20 каталитического реактора выше, чем в обычных камерах сгорания факельного типа. Гранулы катализатора й продукты сгорания топлива'соприкасаются с внешней поверхностью трубок 7 нагревателя, рабочее тело через стенки нагревателя получает тепло, ²⁵ его давление возрастает и передается через регенератор 8 и холодильник 9 в холодный объем 5. где воздействует на рабочий поршень 2. Поршень 2 начинает двигаться вниз, а поршень 3 вверх, вытесняя из горячего объема рабочее тело, которое проходит через регенератор 8 и холодильник, 9 с отводом теплоты. Величина холодного объема увеличивается и давление рабочего тела падает. .При движении поршня 2 вверх, а поршня 3 вниз происходит сжатие рабочего тела и ₃₅ переталкивание его через холодильник 9 с отдачей теплоты и регенератор 8 с подводом теплоты в нагреватель, где рабочее тело получает добавочное тепло и цикл повторяется. Продукты сгорания поступают в рекуперативный теплообменник 16, где отдают 40 оставшееся тепло свежему заряду воздуха.

Предварительный подогрев катализатора может быть осуществлен с помощью электронагревательного элемента, расположенного в полости 10 или непосредственно в ката₄₅ . лизаторе. Можно также установить на двигателе дополнительный каталитический подогреватель с электронагревбм, используемый только для прогрева основного катализатора 15. В этом случае вместо камеры сгорания· 11 можно использовать распыли50 тели топлива, расположенные непосредственно под слоем катализатора.

Наличие псевдокипящего слоя катализатора приводит к более полному окислению углеводородного топлива в зоне реакции при относительно низких температурах и 55 более равномерному распределению температуры по длине трубок нагревателя, что увеличивает КПД двигателя.

Claims

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий, по меньшей мере один цилиндр с горячим и хо лодным объемами, камеру сгорания с полостью сгорания топливного факела и нагреватель, образованный сборным коллектором и рядом трубок, расположенных по окружности, размещенных в полости сгорания и подключенных через одну к горячему объему и регенератору, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, нагреватель дополнительно снабжен двумя коакс.иально расположенными кожухами с торцевыми сетками, размещенными в полости сгорания и охватывающими трубки нагревателя, причем объем между кожухами заполнен гранулированным катализатором.

с <о ω