Силовая установка

) 5 Г пературно И.В.Захар я. теплаЛ.: Судо ых и ста- базедви- глубоким СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(71) Одесский институт низкотемтехникй и энергетики(57) Использование: в транспортционарных силовых установках нагателей внутреннего сгорания с 23/08;Г 02 С 5/04 ного воздуха. Сущгатель 1 внутренне- выходом к газовой размещенному на рбиной 2 воздушнодством воздухопроустановленными в замкнутого паросищего на низкокипяючающего турбину асос 11, и воздухоздухоохладитель 5 холодильному конконденсатором 7 и . 1 ил. охлаждением наддувоч ность изобретения: дви го сгорания подключен турбине 2, а входом к одном валу с газовой ту му компрессору 3 посре вода с последовательно нем парогенератором 9 лового контура, работаю щем рабочем теле и вкл 12, конденсатора 10 и н охладителями 4 и 5. Во подключен к замкнутому туру с компрессором 6, дроссельным вентилем 85 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к двигателестроению, в частности к силовым установкам на базе двигателей внутреннего сгорания с глубоким охлаждением наддувочного воздуха за счет утилизации вторичных энергоресурсов, и предназначено для использования в транспортных и стационарных силовых установках.Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, паросиловую установку, включающую турбину, котел-утилизатор, установленный в канале отработавших газов двигателя, конденсатор и насоса также холодильную парокомпресионную установку, включающую воздухоохладитель, расположенный во всасывающем воздушном канале двигателя, дроссельный вентиль, конденсатор и компрессор, размещенный на одном валу с паровой турбиной паросиловой установки, при этом в паросиловой и холодильной установках циркулирует одно и то же рабочее тело.Известна также силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбоагрегат наддува воздуха, включающий газовую турбину. вход которой соединен с выходом отработавших газов двигателя, а выход - с теплообменниками сжатого и атмосферного воздуха, и воздушный компрессор, выход которого последовательно соединен с каналом, расположенным в зоне.горячих деталей двигателя, воэдухоохладителем и входом наддувочного воздуха в двигатель. Силовая установка содержит также холодильную парокомпрессионную установку, включающую компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и воздухоохладитель, подключенный воздушными каналами к контуру наддувочного воздуха, причем газовая турбина и воздушный компрессор размещены на одном валу с холодильным компрессором.Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату. к предлагаемому является судовая силовая установка, выбранная в качестве прототипа, содержащая двигатель внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине,а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителями первой и второй ступеней, последний из которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросило- вой контур с парогенератором, турбиной, размещенной на одном валу с компрессором холодильного контура, конденсатором и насосом, при этом парогенератор по греющей среде размещен в газопроводе за газовой турбиной,Недостатком этой силовой установки, является подключение утилизационного парогенератора к отработавшим газам после газовой турбины, что увеличивает противо- давление на выхлопе и, следовательно, снижает эффективную мощность двигателя. Кроме того, в установке теплообменные поверхности и соединительные трубопроводы загрязняются отложениями, выделяющимися из выпускных газов при их охлаждении и имеющими повышенную коррозионную активность. Это снижает эффективность.и надежность установки,Цель изобретения - повышение эффективности и надежности силовой установки путем утилизации тепла наддувочного воздуха.В силовой установке, содержащей дви-. гатель внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителями первой и второй ступеней, последний из которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур с парогенератором, турбиной, размещенной на одном валу с компрессором холодильного контура, конденсатором и насосом.парогенератор по греющей среде устанавливают в воздухопроводе между воздушным компрессором и воздухоохладителем первой ступени.На чертеже изображена схема предложенной силовой установки,Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, подключенный выходом к газовой турбине 2, а входом к размещенному на одном валу с газовой турбиной 2 воздушному компрессору 3 посредством воздухопровода с последовательно установленными в нем воэдухоохладителями 4 и 5 первой и второй ступеней, Воздухооц 1 адитель 5 второй ступени подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором 6,конденсатором 7 и дроссельным вентилем 8. Силовая установка включает также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур с парогенератором 9, конденсатором 10, насосом 11 и турбиной 12, размещенной на одном валу с5 второй ступени - 278 К, температура конденсации в холодильном и паросиловомконтурах - 308 К, Температура генерациипара в парогенераторе 9 в , 410 К. Рабочее5 тело в холодильном и паросиловом контурах- Р 11,Применение предложенной силовой установки обеспечивает в сравнении с прототипом повышение экономичности за счет10 отвода части теплоты охлаждаемого наддувочного воздуха в ларогенераторе и полезного использования этой теплоты дляработы холодильной установки, осуществляющей последующее глубокое охлаж 15 дение наддувочного воздуха.Использование наддувочного воздуха в.качестве греющей среды в парогенераторе уменьшает противодавление на выхлопе двигателя и обеспечивает более0 высокие значения коэффициента теплопередачи по сравнению с отработавшимигазами, загрязняющими теплообменную поверхность различными отложениями. Крометого, наддувочный воздух обладает значи 5 тельно меньшей коррозионной активностью, чем отработавшие газы двигателя, чтоповышает долговечность отдельных узлов и .силовой установки в целом, Ожидаемый эко-.номический эффект при внедрении одной0 установки составляет 5530 руб./г,Формула изобретен ияСиловая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, подключенныйвыходом к газовой турбине, а входом к раз 5 мещенному на одном валу с газовой турбиной воздушному компрессору посредством. воздухопровода с последовательно установленными в нем воздухоохладителямипервой и второй ступени, последний из.О которых подключен к замкнутому холодильному контуру с компрессором, конденсатором и дроссельным вентилем, а.также работающий на низкокипящем рабочем теле замкнутый паросиловой контур5 с парогенератором, турбиной, размещен. ной на одном валу с компрессором холодильного контура, и насосом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения. эффективности и надежности, парогенератор по греющей среде размещен в воздухопроводе между воздушным компрессором ивоздухоохладителем первой ступени. компрессором 6 холодильного контура. Парогенератор 9 по греющей среде установлен в воздухопроводе между воздушнымкомпрессором 3 и воэдухоохладителем 4первой ступени,Силовая установка работает следующим образом.Отработавшие газы двигателя 1 подаются в газовую турбину 2, расположеннуюна одном валу с воздушным компрессором3, Сжатый в последнем воздух сначала подается в парогенератор 9, в котором он охлаждается низкокипящим рабочим телом,циркулирующим в паросиловом контуре, азатем последовательно - в воздухоохладитель 4 первой ступени, охлаждэемый окружающей средой, и в воэдухоохладитель 5второй ступени, в котором он охлаждаетсянизкокипящим рабочим телом, циркулирующим в холодильном контуре, Охлажденный 2до требуемой температуры воздух поступает нэ вход двигателя 1, В парогенераторе 9за счет отведенного от воздуха тепла генерируются пары низкокипящего рэбочего тела, которые подаются в турбину 12. После 2турбины 12 пары поступают в конденсатор 10, откуда конденсат насосом 11 возвращается в пэрогенератор 9. Компрессор6 холодильного контура, расположенныйна одном валу с турбиной 12 паросилового контура, отсасывает пары низкокипящеге рабочего тела из воэдухоохладителя 5второй ступени, сжимает их и подает в конденсатор 7, откуда жидкость после дросселирования в вентиле 8 поступает в 3воздухоохладитель 5 второй ступени.П р и м е р. Рассматривается судоваяэнергетическая установка на базе длинноходного дизеля мощностью 10 тыс, кВт, Прирасходе наддувочного воздуха 23,8 кг/с 4. температура его на входе в парогенератор9 составляет 443 К, на выходе иэ него - 420К, температура наддувочного воздуха навходе в воздухоохлэдитель 5 второй ступени 308 К, на выходе из него 283 К.Давление 4нэддувочного воздуха нэ выходе иэ воздухного компрессора 3 - 0,33 МПэ. В воэдухоохладителе 4 первой ступени нэддувочныйвоздух охлаждается забортной водой до 308К. Холодопроизводительность холодильной 50установки составляет 600 кВт, температуракипения рабочего тела в воздухоохладителе