Двигатель с внешним подводом теплоты

(088.8)Великобритании13 ПОД- ень- хоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ВОДОМ ТЕПЛОТЪ, содержащий, по шей мере один цилиндр с горячим 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 коаксиально расположенными кожухами с торцевыми сетками, размещенными в полости сгорания и охватывающими трубки нагревателя, причем объем между кожухами заполнен гранулированным катализатором.Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей с внешним подводом теплоты, предназначенных для работы с повышеннымитребованиями к уровню токсичности про 5дуктов сгорания топлива.Известен двигатель с внешним подводомтеплоты, содержащий цилиндр с горячими холодным объемами, камеру сгоранияс полостью. сгорания топливного факела и 10нагреватель, образованный сборным коллектором и рядами трубок, расположенных поокружности, размещенных в полости сгорания и подключенных через одну к горячемуобъему и регенератору (1.К недостаткам известного двигателя от 15носят большую неравномерность нагреватрубок нагревателя по высоте, в связи сэтим подвод тепла к рабочему телу внутреннего контура двигателя ограничен зонойместного перегрева и, следовательно, КПДдвигателя меньше, чем если бы трубки имелипо высоте одинаковую температуру, Крометого, токсичность продуктов сгорания и полнота сгорания топлива у этих двигателейне может быть удовлетворительной при ихработе в плохо проветриваемых карьерах,шахтах и т. д,Целью изобретения является повышениеравномерности нагрева трубок нагревателяи увеличение полноты сгорания топлива,что приводит к повышению КПД двигателяс внешним подводом теплоты,Указанная цель достигается тем, чтов двигателе с внешним подводом теплоты,содержащем по меньшей мере один цилиндрс горячим и холодным объемами, камерусгорания с полостью сгорания топливногофакела и нагреватель, образованный сборным коллектором и рядом трубок, расположенных по окружности, размещенныхв полости сгорания и подключенных черезодну к горячему объему и регенератору,нагреватель дополнительно снабжен двумя 40коаксиально расположенными кожухамис торцевыми сетками, размещенными в полости сгорания и охватывающими трубкинагревателя, причем объем между кожухамизаполнен гранулированным катализатором.На чертеже приведена принципиальнаясхема предлагаемого двигателя.В цилиндре 1 двигателя размещены поршни 2 и 3, разделяющие внутреннюю полостьцилиндра на горячий 4 и холодный 5 объемы,соединенные между собой через нагреватель,образованный сборным коллектором 6 ирасположенными по окружности трубками 7,регенератор 8 и холодильник 9. Нагревательразмещен в полости 10 сгорания топливногофакела, образованного камерой сгорания 11,и заключен в коаксиально расположенные 55кожухи 12 и 13 с торцевыми сетками 14и гранулированным катализатором 15. Кожухи окружены рекуперативным теплообменником 16 с каналами 17 для прохода свежего воздуха и каналами 18 для прохода продуктов сгорания.Двигатель работает следующим образом.С помощью электрической свечи накаливания поджигается топливо в камере сгорания 11 и начинается процесс прогрева гранулированного катализатора 15 до нужной температуры с помощью факельного сжигания 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 каталитического реактора выше, чем в обычных камерах сгорания факельного типа. Гранулы катализатора и продукты сгорания топлива соприкасаются с внешней поверхностью трубок 7 нагревателя, рабочее тело через стенки нагревателя получает тепло, 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 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 оставшееся тепло свежему заряду воздуха,Предварительный подогрев катализатора может быть осуществлен с помощью электронагревательного элемента, расположенного в полости 10 или непосредственно в катализаторе. Можно также установить на двигателе дополнительный каталитический подогреватель с электронагревом, используемый только для прогрева основного катализатора 15. В этом случае вместо камеры сгорания 11 можно использовать распылители топлива, расположенные непосредственно под слоем катализатора.Наличие исевдокиияшего слоя катализатора приводит к более полному окислению углеводородного топлива в зоне реакции при относительно низких температурах и более равномерному распределению температуры по длине трубок нагревателя, что увеличивает КПД двигателя.