SU1321879A1 - Устройство дл утилизации тепла отработавших газов двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам использовани  вторичных ресурсов - утилизации тепла. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности установки путем обеспечени  возможности регулировани  теплосъема . Установка содержит теплообменник с вертикальными каналами, заполненными сыпучим теплоносителем, дл  потока газов и теплоносител  системы обогрева помещени . Каналы разделены перегородкой. В перегородке р дами установлены тепловые трубы. Система регулировани  включает вентил тор отсоса газов с регулируемым приводом , регул тор т-ры, регулируемый дроссель и воздухораспределительную решетку 10. В процессе работы двигател  газы из выхлопной трубы 4 подаютс  в нижнюю часть канала 8. Из патрубка 11 подвода воздуха под решетку 10 поступает воздух. При достижении скорости воздуха критической величины слой сыпучего теплоносител  приобретает текучесть и переходит в псевдо- ожиженное состо ние. Газы охлаждаютс , отдава  тепло испарительным зонам труб, расположенным в слое. Возможность регулировани  теплосъема реализована изменением степени открыти  дроссел  в патрубке подвода воздуха под решетку 10 и частоты вращени  вентил тора отсоса газов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. i (Л т /« fS со IND 00 )

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к средствам использовани  вторичных энергоресурсов, в частности тепла отработавших газов двигател .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности установки путем обеспечени  возможности регулировани  теплосъема.

На чертеже представлена принципиальна  схема установки.

Теплообменник 1 снабжен тепловыми трубами 2 и соединен при помош,и подвод - ш.его трубопровода 3 с выхлопной трубой 4 двигател  5 внутреннего сгорани . Вертикальный канал 6 теплообменника предназначен дл  теплоносител  системы 7 обогрева помеш,ени . Вертикальный канал 8 заполнен сыпучим материалом. Тепловые трубы 2 установлены в перегородке р дами и под нижним р дом тепловых труб в канале 8 размеш,ен срез сопла 9 подвода газов из трубопровода 3. Ниже сопла 9 размещена воздухораспределительна  решетка 10, установленна  на выходе из патрубка 11 подвода воздуха , а на входе в патрубок установлен регулируемый дроссель 12. Испарительна  часть тепловых труб размещена в сыпучем материале , а конденсационна  - в потоке теплоносител  системы обогрева помещени .

Выходное отверстие канала 8 подключено к пылеуловителю 13, а выходное отверстие последнего - к вентил тору 14 отсоса газов, снабженному регулируемым приводом. Устройство снабжено трубой 15 перепуска газов и органом 16 ее перекрыти . Регул тор 17 температуры св зан с регулируемым дросселем 12 и с регулируемым приводом вентил тора 14. Дополнительно регул тор 17 температуры св зан с органом 16 перекрыти  трубы 15 перепуска газов.

Трубопровод 3 может быть выполнен либо жестким, либо в виде гибкого металлического рукава.

В процессе работы двигател  газы из выхлопной трубы 4 двигател  5 внутреннего сгорани  .по трубопроводу 3 через сопло 9 подаютс  в нижнюю часть канала 8 теплообменника 1. Из патрубка 11 подвода воздуха под воздухораспределительную решетку 10 поступает воздух. Когда скорость воздуха достигает критической величины, при которой сопротивление сло  становитс  равным его весу, слой сыпучего теплоносител  приобретает текучесть и переходит в псевдоожижен- ное состо ние. Смесь отработавших газов и воздуха поступает из теплообменника в пылеуловитель 13, после которого очищенные газы вентил тором 14 выбрасываютс  в атмосферу .

На случай аварийной остановки вентил тора 14 предусматриваетс  обводна  труба 15 и орган 16 ее отключени , подсоединенный к регул тору 17.

Дл  полустационарных автомобилей, например т гачей с ограниченным радиусом действи , подвод щий трубопровод 3 выпол0

н етс  в виде гибкого металлического рукава .

В услови х высокого тепло- и массообме- на в псевдоожиженном слое отработавщие

газы снижают свою температуру, отдава  часть тепла частицам материала сло , которые передают полученное тепло испарительным зонам труб 2, расположенным в слое.

Частицы сажи,  вл ющиес  продуктом неполного сгорани  жидкого топлива и содержащиес  в отработавших газах, осаждаютс  на частицах материала псевдоожижен- ного сло .

Тепло, восприн тое поверхност ми нагре5 ва тепловых труб в псевдоожиженном слое, используетс  дл  подогрева воздуха в системе 7 обогрева помещени .

Величина поверхности нагрева тепловых труб по расчетам составл ет менее 1% суммарной поверхности частиц материала псев0 доожиженного сло , в св зи с чем на поверхности нагрева осаждаетс  менее 1% частиц сажи.

Коэффициент теплоотдачи от псевдоожи- женного сло  к испарительной части тепло5 вых труб по экспериментальным данным в 8Н2 раз больше, чем от конденсационной части к нагреваемому воздуху. Поэтому дл  сохранени  посто нной величины теплового потока величина поверхности конденсационной части должна быть в 8-12 раз больше,

0 чем испарительной, т.е. отношение длины трубы испарительной части к длине трубы конденсационной части должно составл ть 1:8 - 1:12. Значение 1:8 справедливо при использовании относительно крупных частиц (с эквивалентным диаметром более 1 мм) ма5 териала псевдоожиженного сло , значение 1:12 - при использовании относительно мелких частиц (с эквивалентным диаметром менее 0,5 мм).

Материал сыпучего теплоносител  должен быть инертным по отношению к отра ботавшнм газам, не вступать с ним в реакцию , прочным, чтобы не было его истирани  в слое, иметь плотность, значительно превышающую плотность частиц сажи, что необходимо дл  обеспечени  отдува частиц

с сажи из сло . В качестве такого материала может быть использован, например, кварцевый песок с эквивалентным диаметром частиц , равным 0,3-1,0 мм.

В услови х интенсивного перемешивани  и соударений частиц материала псевдоожи0 женного сло  осевшие частицы сажи отдел ютс  от частиц материала сло  и труб поверхностей нагрева. Размеры теплообменника и, следовательно, скорости газовоздушной смеси в псевдоожиженном слое выбираютс  таким образом, чтобы гидравлическое

5 сопротивление частицы сажи превысило ее вес. При этом частицы сажи унос тс  потоком газовоздушной смеси из теплообменника . Частицы материала сыпучего теплоносител , имеющие значительно больший вес, из псевдоожиженного сло  не вынос тс .

Таким образом частицы сажи не загр зн ют поверхности нагрева, последние имеют максимальное воспри тие тепла.

Воздух дл  ожижени  сло  забираетс  снаружи, если теплообменник размещен в помещении, где установлены только стационарные двигатели внутреннего сгорани , например в помещении дизельной электростанции . В случае размещени  теплообменника в помещени х, в которых повыщен- ный обмен воздуха  вл етс  полезным, например в производственных помещени х автомобильных гаражей, воздух дл  ожижени  сло  забираетс  из помещени , что улучшает санитарные услови  в нем. Количество воздуха дл  ожижени  сло  по экспериментальным данным должно составл ть 20% от количестве выхлопных газов.

Подача воздуха под газораспределительную рещетку исключает возможность забивани  частицами сажи отверстий решетки. Возможность регулировани  теплосъема реализована изменением степени открыти  дроссел  на входе в патрубок подвода воздуха под газораспределительную решетку и частоты вращени  вентил тора отсоса газов.

Регулирование теплосъема производитс  дл  возможности поддержани  пос го нного уровн  температуры воздуха в обогреваемом помещении при колебани х температуры наружного воздуха и нагрузки двигател  внутреннего сгорани . Диапазон изменени  количества подаваемого воздуха определ етс  необходимостью поддержани  материала кип щего сло  в ожиженном состо нии: минимальное количество ограничиваетс  скоростью начала псевдоожижени , максимальное - скоростью уноса материала. В пределах этого диапазона величина необходимой скорости будет определ тьс  температурой воздуха в обогреваемом помещении, котора  измер етс  электроконтактным термометром (не показан), соединенным с регу

л тором 17, воздействующим на дроссель 12 и на привод вентил тора 14. Воздух в патрубок 11 поступает из атмосферы за счет не- больщого разрежени  (30-50 н/м ) под воздухораспределительной решеткой 10 и величина разрежени  зависит не только от сечени  дроссел , но и от частоты вращени  вентил тора. Воздейству  на дроссель и на частоту, можно регулировать приток воздуха и интенсивность теплосъема.

Claims (2)

1.Устройство дл  утилизации тепла отработавших газов двигател  внутреннего

15 сгорани , содержащее теплообменник с вертикальными каналами дл  потока газов и дл  теплоносител  системы обогрева помещени , разделенными перегородкой,и с тепловыми трубами, установленными в перегородке р дами, сопло подвода газов и патру бок подвода воздуха к нижней части канала дл  потока газов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности путем обеспечени  возможности регулировани  теплосъема , устройство дополнительно снабжено

25 вентил тором отсоса газов с регулируемым приводом, регул тором температуры, регулируемым дросселем и воздухораспределительной решеткой, причем регулируемый дроссель и воздухораспределительна  решетка установлены на входе и на выходе из патрубка

30 подвода воздуха, сопло подвода газов размещено между решеткой и нижним р дом тепловых труб, канал дл  потока газов заполнен сыпучим теплоносителем, а регул тор температуры св зан с регулируемым дросселем и регулируемым приводом венти35 л тора отсоса газов.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что оно снабжено трубой перепуска газов и органом ее перекрыти , а регул тор температуры дополнительно св зан с послед40

ним.