Силовая установка

. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУбЛИК 19) (11) 1(511 Р 02 В 37/00; Р 6500 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОРСН 01 ЛУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.П. ХялА.П, Бабко ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) 1. Заявка ФРГ Р 2614956, . кл. Р 02 В 37/04, опублик. 1977. (54)(57) 1СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, со держащая двигатель внутреннего сгсра ния, турбокэмпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через воздухонапорный патру" бок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный теплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоединенным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к которой подсоединена паровая тур" бина, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения степени утилизации тепла; теплообменник дополнительно снабжен контуром отбора теп-. ла, выполненным в виде герметичных тепловых трубок, заполненных капиллярно-пористымнаполнителем, причем с одной стороны концы тепловых трубок изогнуты и расположены в.жидкостной полости теплообменника, а с другой установлены.по периметру выхлопкого коллектора.1071789 2. Установка по п. 1, о т л и" ч а ю щ а я с я тем, что теплообменник и концы тепловых трубок, устаИзобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к силовым установ" кам с двигателем внутреннего сгорания и с утилизацией тепла его отра ботавших Газов.Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгора ния, турбокомпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через воздухонапорный,патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный туплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоединенным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к которой подсоединена пароваа турбина С 11 .Однако в таких установках недостаточно эффективно утилизируется теплоотработавших газов двигателя, так как используются обычные теплообменники, снабженные одним жидкостным контуром отбора тепла, подсоединенным к выхлопному коллектору на ограниченном его участке. Увеличение этого участка затруднено, поскольку увеличиваются габариты теплообменника. Это йе позволяет уве- ЗО дичивать количество отбираемого тепла от выхлопных газов. Целью изобретения является повышение эффективности путем увеличения степени утилизации тепла.35Для достижения поставленной цели в силовой установке, содержащей двигатель внутреннего сгорания,турбокомпрессор, установленный в выхлопном коллекторе и подсоединенный через 40 воздухонапорный патрубок к двигателю, паровую турбину, подключенную к турбокомпрессору, и утилизационный теплообменник, снабженный контуром циркуляции рабочей жидкости, подсоеди ненным при помощи жидкостной полости к выхлопному коллектору, и парообразующей полостью, к которой подсоеди-, нена паровая турбина,теплообменник дополнительно, снабжен контуром отбора тепла, выполненным в виде герметичных тепловых трубок, заполненных капиллярно-пористым наполнителем, причем с одной стороны концы тепловых трубок изогнуты и располо" яовленные по периметру выхлопногоколлектора, на внешних поверхностяхпокрыты теплоизоляционным слоем. жены в жидкостной полости теплооб" менника, а с другой установлены по периметру выхлопного коллектора.Кроме того, теплообменник и концы тепловых ;рубок, установленные по периметру выхлопного коллектора, на внешних поверхностях могут быть покрыты теплоизоляционным слоем.На фиг.1 изображена схема силовой установки; на фиг.2 - сечение А-А на Фиг.1; на Фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, разрез тепловых трубок; на фиг.4 - вид В на Фиг,1.,Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, турбокомпрессор 2, паровую турбину 3 и утилизационный теплообменник 4. Турбина 5 турбокомпрессора 2 установлена в выхлопном коллекторе б, а компрессор 7 подсоединен через воэдухонапорный патрубок 8 к двигателю 1. Паровая турбина 3 подключена через обгонную муфту 9 к турбокомпрессору 2. Утилизационный теплообменник 4 снабжен контуром 10 циркуляции рабочей жидкости, парообраэующей полостьк 11 и контуром 12 отбора тепла. Контур 10 циркуляции рабочей жидкости подсоединен при помощи жидкостной полости 13 к выхлопному коллектору б и снабжен конденсатором 14 и насосом 15. К парообразующей полости 11 теплообменника 4 подсоединена паровая турбина 3. Контур 12 отбора тепла выполнен в виде герметичных тепловых трубок 16, заполненных капиллярно-пористым наполнителем 17. С одной стороны концы тепловых трубок 16 изогнуты и расположены в жидкостной полости 13 теплообменни ка 4, а с другой - установлены по периметру выхлопного коллектора б,Теплообменник 4, и концы тепловых трубок 16, установленные по периметру выхлопного коллектора б, на внешних поверхностях покрыты теплоизоляционным слоем 18.Тепловые трубки 16 состоят из корпуса, выполненного в виде двух коаксиально расположенных цилиндрических стенок 19, с капиллярно-пористым наполнителем 17 на их внутренних поверхностях, и сетчатых труб. чатых элементов 20, размещенных между стенками 19. Воздух из трубок 16 откачан, а концы запаяны.ЕСиловая установка работает сле" дующим образом.После запуска двигателя 1 приводится во вращение газовая турбина 3, начинается интенсивный отбор тепла от выхлопных газов, поступающих в выхлопной коллектор 6. Выхлопные газы подогревают в полости 13 жид" кость, которая в виде пара поступает в паровую турбину 3. Крутящий момент от этой турбины через обгонную 10 муфту 9 передается к турбокомпрессору 2 и,еуммируется с крутящим мо-, ментом газовой турбины 5. В результате этого увеличивается давление и расход наддувочного воздуха, подаваемого компрессорам 7 через воэдухонапорный патрубок 8 в цилиндры двигателя 1.Отработанный пар после турбины 3 поступает в контур 10 циркуляции, 20 превращается в жидкость в конденсаторе 14, а затем насосом 15 подается в жидкостную полость 13 теплообменник.а 4.С помощью тепловых трубок 16,производится дополнительный отбор теп.- 25 ла от выхлопного коллектора 6 и передача его в жидкостную полость 13 теплообменника 4. Отборф тепла от отработавщих газов двигателя 1 будет осуществляться на всем пути их соприкосновения с тепловыми трубками, 16 беэ создания дополнительного сопротивления отработавшим газом, что улучшает процесс газообмена в двигателе и увеличивает подогрев жидкос- З 5 ти в,теплообменнике 4. Каждая тепловая трубка 16 представляет собой тепловую трубу, между цилиндрическими стенками 19 которой находится капиллярно-пористый наполнитель 40 17 с рабочей жидкостью.В качестве жидкости может быть использована вода, ацетон, неорганические соли и металлы цезий, ка" лий, натрий, свинец, висмут) .При нагреве конца трубки 16, уста новленного по периметру выхлопного коллектора 6, жидкость испаряется, .и пар под действием разности давлений устремляется к изогнутому концу, . расположенному в жидкостной полости 13 теплообменника 4. Здесь пар конденсируется,.отдает тепло стенкам 19 трубки 16, а затем, жидкость по капиллярам устремляется назад к месту нагрева. Поскольку скрытая теплота парообразования, идущая на разрыв связей между молекулами,большинства жидкостей очень велика, а при конденсации она.полностью воз- вращается, то тепловой поток в трубке может быть большим и передаваться жидкости с минимальными потерями. Для увеличения скорости передачи тепла в .трубках 16 установлены сетчатые трубчатые элементы 20, кото-рые образуют артерию потока тепла. Тепловые трубки 16 должны охватывать такой участок выхлопного кол лектора 6, чтобы обеспечить гарантированный отбор тепла, максимальный отбор тепла и надежное испарение жидкости, Покрытие теплообменника 4 и концов тепловых трубок 16 на внешних поверхностях теплоизоляционным слоем 18 способствует снижению потерь тепла в окружакщую среду и повышению эффективности утилизации тепла,Таким образом, за счет увеличения степени утилизации тепла может быть достигнуто увеличение мощности турбокомпрессора и давления наддува, повышение эффективности теплообменника и силовой установки в целом;1071789 Рида Составитель В. Коэловактор В. Иванова Техред С,Легеэа Корректор ВГир 00/2 к Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, 524рственного к обретений и Ж, Раушск Подписноомитета СССРоткрытийая наб., д.