початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2162532

АВТОНОМНА Стірлінг-УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОЧАСНО
ВИРОБНИЦТВА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ І ТЕПЛА

Ім'я винахідника: Кирилов Н.Г.
Ім'я патентовласника: Військовий інженерно-космічний університет ім. А.Ф. Можайського
Адреса для листування: 197082, Санкт-Петербург, П-82, вул. Червоного Курсанта, д.16, Військовий інженерно-космічний університет ім. А.Ф. Можайського, НДО, НДЛ-6, Кирилову Н.Г.
Дата початку дії патенту: 1999.09.30

Винахід відноситься до області теплоенергетики і двигунів Стірлінга, призначене в якості автономних енергоустановок для стаціонарних і пересувних об'єктів при одночасному виробництві електроенергії та тепла.

Досягнутий технічний результат - підвищення ККД і зниження масогабаритних характеристик автономної установки в цілому. При роботі двигун 1 виробляє корисну енергію, перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенератора 5, розташованого на одному валу з двигуном 1. Для охолодження двигуна 1 в холодильник 3 подається вода з системи охолодження 9, пов'язаної з системою зовнішнього теплопостачання 10 через теплообмінник 9 і лінією водопровідної води 14 через теплообмінник 16. Вода з магістралі водопроводу 12 частково надходить в парогенератор 6 через теплообмінник 16, частково в пароводяної насос-підігрівач 7 через теплообмінник 8. Пар високого тиску з парогенератора 6 по магістралі 19 надходить в пароводяної насос-підігрівач 6, перемішується з водою, яка надходить з лінії 17, утворюючи воду з високою температурою і тиском. За рахунок цього тиску відбувається подача гарячої води по магістралі 20 системи гарячого водопостачання. Магістраль відпрацьованих газів 4 з камери згоряння 2 проходить через парогенератор 6 і теплообмінник-утилізатор 8.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області теплоенергетики і двигунів Стірлінга, призначене в якості автономних енергоустановок для стаціонарних і пересувних об'єктів при одночасному виробництві електроенергії та тепла.

Відомо пристрій силової установки, що містить двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) з валом споживача потужності через сполучну муфту і утилізаційну паротурбінну установку з контуром циркуляції робочого тіла, що включає парову турбіну, конденсатор, живильний насос, парогенератор, розміщений в магістралі випуску високотемпературних відпрацьованих газів ДВС (Авторське свид. N 1677360. Бюлетень винаходів N 34 від 15.4.91 р, стор. 141- 142). Однак, цей пристрій не призначений для вироблення теплової енергії для теплопостачання зовнішніх споживачів і в ньому використовується невисокоеффектівний перетворювач прямого циклу - ДВС.

Відомо пристрій пароводяного насоса-підігрівача (ПНП), призначеного для застосування в різних промислових технологіях з використанням пара, який поєднує в собі функції підігрівача і насоса одночасно. Застосування ПНП дозволяє істотно скоротити витрату електроенергії на власні потреби і зменшити масогабаритні характеристики теплообмінних апаратів ( "Енергетика Петербурга" / газета /, N 5 (11), від 25.05.99 р). Однак, раніше пароводяної насос-підігрівач в когенераційних установках не застосовувався.

Відомо, що автономні енергоджерела на основі двигунів Стірлінга забезпечують високу ефективність і зниження концентрації шкідливих викидів у відпрацьованих газах (Кирилов Н.Г. Застосування високоефективних та екологічно чистих машин Стірлінга в судновій енергетиці. / Праці 2-й межд. Конфер. По морським інтелектуальним технологіям "Морінтех-97" /, Том N 5, СПб. 1997, стор. 140). Однак, для підвищення ККД двигуна Стірлінга необхідно використовувати охолоджуючу рідину з мінімальною температурою.

Відомо пристрій двигуна Стірлінга, що включає в себе камеру згоряння, нагрівач, регенератор, холодильник, поршневу групу і привід (Г. Рідер., Ч. Хупер. Двигуни Стірлінга. М., Изд. "Мир", 1986, стор. 55).

Відома комбінована установка на основі двигуна Стірлінга з електрогенератором на одному валу, лініями подачі палива і теплообмінником для підігріву рідини, через який проходять вихлопні гази двигуна Стірлінга, при цьому нагріта рідина передається в зовнішні магістралі (Заявка ЄПВ N 0457399. Реферативний журнал "Винахід країн світу ", випуск В-65, N 5, 1993, стор. 13). Однак, дана установка має складну систему спільного охолодження двигуна і генератора, а й, вона не призначена для вироблення пари для використання його в системах зовнішнього теплопостачання.

Відомо пристрій когенераційної установки, призначеної для одночасного отримання електроенергії і тепла, що включає з себе двигун внутрішнього згоряння з електрогенератором на одному валу, лінії подачі палива, контур охолодження двигуна, опалювальний контур (система теплопостачання з споживачами тепла), систему теплообмінників, що забезпечує передачу тепла охолоджуючої рідини двигуна і високотемпературних відпрацьованих газів в опалювальний контур, і щит управління ( "Будівельне огляд" // Журнал якості //, СПб., N 5 (32), травень-червень 1999, стор. 16-17). Однак, цей пристрій не передбачає вироблення пара і використання його для скорочення споживання електроенергії на власні потреби, а й, як перетворювача прямого циклу використовується ДВС, що має невисокий ККД, і високу концентрацію шкідливих речовин у відпрацьованих газах.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в підвищенні ККД установки, за рахунок зменшення енерговитрат на власні потреби і застосування більш високоефективного термодинамічної циклу перетворювача прямого циклу - циклу Стірлінга, і зниженні масогабаритних характеристик автономної установки в цілому.

Для досягнення цього технічного результату автономна стірлінг-установка для одночасного виробництва електроенергії та тепла, що включає в себе перетворювач прямого циклу (двигун) з електрогенератором на одному валу, лінії подачі палива, теплообмінник-утилізатор тепла високотемпературних відпрацьованих газів двигуна, через який проходить магістраль відпрацьованих газів двигуна, систему охолодження двигуна, пов'язану через теплообмінник з системою зовнішнього теплопостачання, забезпечена, в якості перетворювача прямого циклу, двигуном Стірлінга, теплообмінником-утилізатором високотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, виконаним у вигляді парогенератора, пароводяним насосом-підігрівачем, теплообмінником-утилізатором низькотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, теплообмінником-охолоджувачем, а й магістраллю водопроводу з регулюючим клапаном, що розділяється на лінію з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник-охолоджувач в парогенератор, і лінію з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга в пароводяної насос- підігрівач, магістраллю пара високого тиску, що йде від парогенератора до пароводяного насосу- підігрівнику, і магістраллю системи гарячого водопостачання, що йде від пароводяного насоса-підігрівача, при цьому, магістраль відпрацьованих газів двигуна Стірлінга послідовно проходить спочатку через парогенератор, а потім через теплообменнік- утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів.

Введення до складу автономної стірлінг-установки для одночасного виробництва електроенергії та тепла двигуна Стірлінга, в якості перетворювача прямого циклу, теплообмінника-утилізатора високотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, виконаного у вигляді парогенератора, пароводяного насоса-підігрівача, теплообмінника-утилізатора низькотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, теплообмінника-охолоджувача, а й, ліній водопроводу, що проходять, відповідно, через теплообмінник-охолоджувач в парогенератор і через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних газів в пароводяної насос-підігрівач, магістралі пара високого тиску, магістралі системи гарячого водопостачання, дозволяє отримати нову властивість, що полягає в можливості використання теплоти системи охолодження двигуна Стірлінга для теплопостачання зовнішніх споживачів тепла, а залишкового тепла відпрацьованих газів двигуна Стірлінга для гарячого водопостачання, при цьому виробляється пар високого тиску з метою його подальшого використання для заміни мережевих насосів і теплообмінних апаратів в системі гарячого водопостачання, а частина води з магістралі водопроводу використовується для зниження температури охолоджувальної рідини для охолодження двигуна Стірлінга.

На кресленні зображена автономна стірлінг-установка для одночасного виробництва електроенергії та тепла.

Автономна стірлінг-установка включає в себе двигун Стірлінга 1 з камерою згоряння 2 і холодильником 3, магістраль відпрацьованих газів 4, електрогенератор 5, розташованим на одному валу з двигуном 1, теплообмінник-утилізатор тепла високотемпературних відпрацьованих газів, виконаний у вигляді парогенератора 6, пароводяної насос -подогреватель 7, теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів 8, систему охолодження 9 двигуна 1, що проходить через холодильник 3 і пов'язану через теплообмінник 10 з системою зовнішнього теплопостачання 11, лінію водопровідної води 12 з регулюючим клапаном 13, разделяющуюся на лінію 14 з регулюючим клапаном 15 і теплообмінником-охолоджувачем 16, через який і проходить система охолодження 9, що проходить в парогенератор 6, і лінію 17 з регулюючим клапаном 18, що проходить через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів 8 в пароводяної насос-підігрівач 7, магістраль пара високого тиску 19, що йде від парогенератора 6 до пароводяного насосу-підігрівнику 7, і магістраль 20 системи гарячого водопостачання. Для циркуляції охолоджуючої рідини в системі охолодження 9 двигуна 1 передбачений насос 21.

Автономна стірлінг-установка для одночасного виробництва електроенергії та тепла працює наступним чином.

При роботі двигун 1 виробляє корисну енергію, перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенератора 5, розташованого на одному валу з двигуном 1. Для охолодження двигуна 1 в холодильник 3 подається, за допомогою насоса 21, охолоджена вода системи охолодження 9. Для зняття теплового навантаження з двигуна 1 і досягнення мінімальної температури охолоджуючої рідини, система охолодження 9 пов'язана через теплообмінник 10 з системою зовнішнього теплопостачання 11 і через теплообмінник 16 з лінією водопроводу 14. Водопровідна вода, через який регулює клапан 13, по магістралі 12 надходить в лінії 14 і 17. вода по лінії водопроводу 14 проходить через теплообмінник-охолоджувач 16, де охолоджує охолоджуючу рідину системи охолодження 9 двигуна 1 до мінімальної температури, при цьому сама нагрівається і надходить в парогенератор 6, де випаровується за рахунок теплообміну з високотемпературними відпрацьованими газами, що йдуть з камери згоряння 2 по магістралі 4. Вода по лінії 17 проходить через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів 8, де нагрівається залишковим теплом низькотемпературних відпрацьованих газів, що надходять з парогенератора 6, і надходить в пароводяної насос-підігрівач 7, в який одночасно з парогенератора 6, по магістралі 19, надходить пар високого тиску. У пароводяному насосі-підігрівачі 7, за рахунок особливої ​​конструкції і ефекту змішування двофазних парорідинних середовищ відбувається збільшення тиску, інтенсивне перемішування пара і води, з наступним отриманням гарячої води з високою температурою (до 100 градусів Цельсія) і тиском. За рахунок цього тиску відбувається подача гарячої води по магістралі 20 в систему гарячого водопостачання. Для регулювання витрати води передбачені регулюючі клапани 13, 15, 18.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Авторське свід. N 1677360. Бюлетень винаходів N 34 від 15.4.91 р, стор. 141-142.

2. "Енергетика Петербурга" // газета //, N 5 (11), від 25.05.99 р

3. Кириллов Н.Г. Застосування високоефективних та екологічно чистих машин Стірлінга в судновій енергетиці. / Праці 2-й межд. конфер. по морським інтелектуальним технологіям "Морінтех-97" /, Том N 5, СПб., 1997, стор. 140.

4. Г. Рідер., Ч. Хупер. Двигуни Стірлінга. М., Изд. "Світ", 1986, стор. 55.

5. Заявка ЄПВ N 0457399. Реферативний журнал "Винахід країн світу", випуск В-65, N 5, 1993, стор. 13.

6. "Будівельне огляд" // Журнал якості //, СПб., N 5 (32), травень-червень 1999, стор. 16-17 - прототип.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Автономна стірлінг-установка для одночасного виробництва електроенергії та тепла, що включає в себе перетворювач прямого циклу (двигун) з електрогенератором на одному валу, лінії подачі палива, теплообмінник-утилізатор тепла високотемпературних відпрацьованих газів двигуна, через який проходить магістраль відпрацьованих газів двигуна, систему охолодження двигуна , пов'язану через теплообмінник з системою зовнішнього теплопостачання, яка відрізняється тим, що забезпечена в якості перетворювача прямого циклу двигуном Стірлінга, теплообмінником-утилізатором високотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, виконаним у вигляді парогенератора, пароводяним насосом-підігрівачем, теплообмінником-утилізатором низькотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга, теплообмінником-охолоджувачем, а й магістраллю водопроводу з регулюючим клапаном, разделяющуюся на лінію з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник-охолоджувачем в парогенератор, і лінію з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів двигуна Стірлінга в пароводяної насос-підігрівач, магістраллю пари високого тиску, що йде від парогенератора до пароводяного насосу-підігрівнику, і магістраллю системи гарячого водопостачання, що йде від пароводяного насоса-підігрівача, при цьому магістраль відпрацьованих газів двигуна Стірлінга послідовно проходить спочатку через парогенератор, а потім через теплообмінник-утилізатор низькотемпературних відпрацьованих газів.

Версія для друку
Дата публікації 05.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів