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 RU2150161

СПОСІБ РОБОТИ КОМБІНОВАНОЇ енергоустановки

Ім'я винахідника: Сайданов В.О .; Агафонов О.М .; Аваков В.Б .; Ландграф І.К.
Ім'я патентовласника: Військовий інженерно-технічний університет
Адреса для листування: +191185, Санкт-Петербург, вул. Захаріївська 22, ВІТУ, БІПР
Дата початку дії патенту: 1999.03.18

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до способів роботи енергетичних установок, призначених для вироблення електричної енергії, і може бути застосовано для енергопостачання об'єктів, що функціонують без зв'язку з атмосферою. Технічним результатом винаходу є скорочення часу пуску і виходу енергоустановки на номінальну потужність з одночасним підвищенням ефективності способу роботи установки, а й підвищення економічності за запасами робочих середовищ і підвищення надійності. Згідно винаходу спосіб включає в себе операції заміщення інертного газу з контурів електрохімічного генератора (ЕХГ) подачею в них кисню і водню, які підігрівають в теплообмінних апаратах рідиною, що циркулює в системі термостатування, здійснення електрохімічної реакції з виробленням електричного струму для живлення споживачів, причому під час видалення інертного газу електричний струм отримують в електричному генераторі з приводом від двигуна внутрішнього згоряння (ДВC), в який подають паливо, окислювач і наповнювач - інертний газ, в тому числі видаляється з контурів ЕХГ, спалюють отриману суміш, а відпрацьовані гази охолоджують з використанням їх теплоти для нагріву рідини в системі термостатування ЕХГ, очищають в нейтралізаторі і подають в ДВС.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема до способів роботи енергоустановок, призначених для вироблення електричної енергії, і може бути застосовано для енергопостачання об'єктів, що функціонують без зв'язку з атмосферою.

Відомі способи роботи енергоустановок шляхом отримання електричної енергії в електричному генераторі з приводом від двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), в який подають паливо, окислювач і наповнювач - інертний газ, спалюють отриману суміш з подальшим здійсненням корисної роботи, а які утворюються при згорянні продукти очищають в рідинно -щелочном нейтралізаторі і подають в циліндри ДВС [1, 2].

Недоліком відомих способів [1, 2] є їх відносно низька економічність за витратами і запасам робочих середовищ і продуктів нейтралізації, які, крім того, необхідно ще й утилізувати, особливо при збільшенні періоду автономної роботи при повній ізоляції від атмосфери. Однак час пуску і прийому номінального навантаження таких енергоустановок не перевищує десятків секунд.

Відомий спосіб роботи енергоустановки шляхом заміщення інертного газу з контурів електрохімічного генератора (ЕХГ) подачею в них кисню і водню, які підігріваються до оптимальних температур рідиною, що циркулює в системі термостатування; здійснення електрохімічної реакції з утворенням води і отриманням електричної енергії [3] - прийнятої за найбільш близький аналог.

Недоліком відомого способу роботи енергоустановки є відносно тривалий час запуску і виходу на номінальну потужність (1 - 2 годину). Для скорочення часу запуску енергоустановки, що реалізує відомий спосіб роботи, потрібні додаткові енерговитрати для підтримки температури в ЕХГ в діапазоні від 80 до 100 ^{o C} за рахунок електропідігріву води системи термостатування, як схемно вирішено у відомому способі.

Іншим недоліком відомого способу роботи енергоустановки є та обставина, що віддалений з контурів ЕХГ інертний газ не використовується, а просто зберігається на об'єкті, займаючи певні обсяги, що знижує економічність способу в цілому.

Завданням запропонованого винаходу є скорочення часу пуску і виходу енергоустановки на номінальну потужність з одночасним підвищенням ефективності роботи енергоустановки, а й підвищення економічності за запасами робочих середовищ і підвищення надійності.

Пропонується спосіб роботи комбінованої енергоустановки шляхом заміщення інертного газу з контурів ЕХГ подачею в них кисню і водню, які підігріваються до оптимальних температур в рекуперативних теплообмінних апаратах рідиною, що циркулює в системі термостатування, здійснення електрохімічної реакції з утворенням води і виробленням електричного струму для живлення споживачів, що відрізняється тим, що під час видалення інертного газу і підігріву кисню і водню електричний струм для живлення споживачів отримують в електричному генераторі з приводом від ДВС, в який подають паливо (водень або рідке вуглеводневе), кисень і наповнювач - інертний газ, в тому числі, що видаляється з контурів ЕХГ, спалюють отриману суміш з подальшим здійсненням корисної роботи, а які утворюються при згорянні відпрацьовані гази охолоджують в рекуперативному теплообмінному апараті з використанням їх теплоти для нагріву рідини в системі термостатування ЕХГ, очищають в рідинно-лужному нейтралізаторі і подають в циліндри ДВС.

Таке технічне рішення дозволяє скоротити час пуску і виходу на номінальну потужність енергоустановки з 1,5 - 2,0 годин до декількох десятків секунд з одночасним підвищенням ефективності за рахунок використання в ДВС інертного газу, що видаляється з контурів ЕХГ, підігріву рідини в системі термостатування ЕХГ отбросной теплотою відпрацьованих газів ДВС, а й підвищенням надійності і економічності за запасами витратних середовищ.

З існуючого рівня техніки не відомі способи роботи комбінованих енергоустановок шляхом подачі інертного газу з контурів ЕХГ в ДВС і підігріву рідини в системі термостатування ЕХГ за рахунок утилізації теплоти відпрацьованих газів (ОГ) ДВС.

На кресленні зображена схема комбінованої енергоустановки, що реалізує запропонований спосіб роботи.

Комбінована енергоустановка містить ЕХГ 1, систему зберігання і подачі кисню з джерелом кисню 2, підігрівачем 3 і запірно-регулюючої арматурою 4, 5, 6; систему зберігання і подачі водню з джерелом водню 7, підігрівачем 8 і запірно-регулюючої арматурою 9, 10, 11; систему зберігання і подачі інертного газу (наприклад, азоту) з ємністю запасу інертного газу 12 і запірно-регулюючої арматурою 13, 14, 15, 16; систему термостатування з ємністю запасу води 17, циркуляційним насосом 18 і запірно-регулюючої арматурою 19, 20. Комбінована енергоустановка містить і рекуперативний теплообмінний апарат (ТА) 21, причому рідинної контур ТА 21 включений в систему термостатування між баком 17 і насосом 18, а газовий контур, відповідно, в випускну систему дизель-генератора (ДГ) 22 між вихлопним колектором 23 і рідинно-лужним нейтралізатором 24; крім того, в випускний системі ДГ 22 встановлений сепаратор крапельної вологи 25 і запірно-регулююча арматура 26, 27, 28, 29, 30, 31. Випускна система ДГ 22 з'єднана через змішувач 32 з впускний системою, яка, в свою чергу, з'єднана через запірно-регулюючу арматуру 33, 34, 35, відповідно, з джерелом кисню 2, водню 7, інертного газу 12 і з атмосферою. Рідинно-лужний нейтралізатор 24, крім того, має лужний контур, що включає бак запасу лугу 37, циркуляційний насос 38 і ємність для видалення твердих продуктів нейтралізації 39.

Представлена ​​на кресленні комбінована енергоустановка працює наступним чином. Спочатку протягом кількох десятків секунд запускається і приймає навантаження ДГ 22. При цьому можливі два режими запуску. Режим N 1 (відкриті запірно-регулюючих органів 10, 26, 27, 29, 33, 36 і закриті, відповідно, - 9, 28, 30, 31, 34, 35) - ДГ 22 повідомлений з атмосферою, тому повітря на горіння палива забирається з атмосфери і туди ж видаляються ОГ. Режим N 2 (відкриті запірно-регулюючих органів 5, 10, 13, 14, 15, 16, 26, 27, 30, 31, 33, 34, 35 і закриті, відповідно, - 28, 29, 36) - ДГ 22 ізольований від атмосфери і працює по замкнутому циклу. Як паливо при роботі ДГ 22 в будь-якому режимі може використовуватися водень, що надходить з джерела 7 (як показано на схемі) або рідке вуглеводневе паливо, що подається з додаткового бака (на схемі не показаний). При роботі в режимі N 2 в якості наповнювача для ДВС використовується надходить з системи ЕХГ інертний газ.

Високотемпературні ОГ, що утворюються при згорянні палива в циліндрах ДВС ДГ 22, надходять в газовий контур ТА 21, де охолоджуються, нагріваючи при цьому циркулює в рідинному контурі ТА воду системи термостатування ЕХГ 1. Після чого ОГ видаляються в атмосферу (режим N 1) або надходять в нейтралізатор 24 (режим N 2), де при взаємодії з поданого насосом 38 з бака 37 лугом відбувається зв'язування частини двоокису вуглецю (CO ₂₎ з утворенням твердого продукту, який видаляється в ємність 39. Далі ОГ надходять в сепаратор 25, де з них виділяють крапельну вологу. Після чого очищені ОГ надходять в змішувач, де, змішуючись з киснем, що надходять з джерела 2, і (якщо ДВС працює на водні) воднем, що надходять з джерела 7, а й інертним газом, що надходять з контурів ЕХГ, шляхом відкриття запірно-регулюючих органів 14, 15, 16, утворюють штучну газову суміш (ІГС), яка надходить в циліндри ДВС ДГ 22.

ДГ 22 функціонує в режимі N 1 або N 2 протягом не більше 1 години, за цей час відбувається пуск ЕХГ 1, що завершується виходом на номінальну потужність, який полягає, по-перше, в заповненні контурів ЕХГ реагентами (O ₂ і H ₂₎ шляхом відкриття запірно-регулюючих органів 6, 11, тому що в період бездіяльності водневий і кисневий контуру ЕХГ заповнені інертним газом, наприклад азотом, який необхідно видалити з систем, при цьому видаляється інертний газ використовується в якості наповнювача для ДВС; по-друге, в нагріванні циркулюючої через рідинний контур ТА 21 води системи термостатування до оптимальної температури 80 - 100 ^{o C,} що є робочою температурою ТА 21, в якому здійснюється прогрів води системи термостатування ЕХГ, за рахунок низькою теплоти ОГ ДГ підвищується ефективність пуску ЕХГ.

Після цього виводиться з дії (зупиняється) ДГ 22 шляхом припинення подачі палива і окислювача (закриття запірно-регулюючих органів 33, 34) і відключається ТА 21 (закриваються органи 26, 27).

Потім протягом всього часу, що залишився періоду повної ізоляції об'єкта від атмосфери енергопостачання здійснюється від працюючого ЕХГ 1, який споживає набагато менше (в порівнянні з ДГ 22) палива і особливо окислювача (в 2 - 3 рази). При цьому ДГ 22 залишається резервним джерелом енергії об'єкта і, в разі виходу з ладу ЕХГ 1 внаслідок будь-яких несправностей, вводиться в дію за секунду і забезпечує енергопостачання об'єкта, що підвищує надійність способу роботи комбінованої енергоустановки в цілому.

Таким чином, пропонований спосіб роботи комбінованої енергоустановки за рахунок додаткової операції - подачі інертного газу, що видаляється з контурів ЕХГ, в ДВС, а й здійснення підігріву рідини в системі термостатування за рахунок утилізації теплоти продуктів згоряння ДВС дозволяє скоротити час пуску і прийому номінального навантаження з 1 , 5 - 2 годин до однієї кількох десятків секунд з одночасним підвищенням ефективності, економічності і надійності роботи.

ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА

1. Авторське свідоцтво СРСР N 1206451, кл. F 01 N 3/08, 1983.

2. Патент США N 3779013, кл. 123-3, 1973.

3. G.Sattier. Air Independent Propulsion Sistem For Submarines. // Naval Forces, 1989, march, p. 71-74.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб роботи комбінованої енергоустановки шляхом заміщення інертного газу з контурів електрохімічного генератора подачею в них кисню і водню, які підігріваються до оптимальних температур в рекуперативних теплообмінних апаратах рідиною, що циркулює в системі термостатування, здійснення електрохімічної реакції з утворенням води і виробленням електричного струму для живлення споживачів, що відрізняється тим, що під час видалення інертного газу і підігріву кисню і водню електричний струм для живлення споживачів отримують в електричному генераторі з приводом від двигуна внутрішнього згоряння, в який подають паливо - водень або рідке вуглеводневе, кисень і наповнювач - інертний газ, в тому числі видаляється з контурів електрохімічного генератора, спалюють отриману суміш з подальшим здійсненням корисної роботи, а які утворюються при згорянні відпрацьовані гази охолоджують в рекуперативному теплообмінному апараті з використанням їх теплоти для нагріву рідини в системі термостатування електрохімічного генератора, очищають в рідинно-лужному нейтралізаторі і подають в циліндри двигуна внутрішнього згоряння.

Версія для друку
Дата публікації 10.02.2007гг

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