Силовая установка

(71) Институт фэнергетики АН Л. %48зико-техническиитСССРи Т.А.П,Алексан обл равичус К 23/06 М 4520628, кл АЯ УСТАНОВКА ение относится оляет повысить одержащей диз нагреватель кот трали выпуска от , Цилиндр диз виде верхней и друг от друга т(54)СИЛОВ (57) Изобре нию и позеустановки, Стирлинга, жен в магис зов дизелсоставнымотделенных к машиностроеэкономичность ель и двигатель орого располоработавших гаеля выполнен нижней частей, еплоизолируюИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а конкретно к силовым установкам, состоящим из дизеля и двигателя Стирлинга, нагреватель которого расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля.Цель изобретения - повышение экономичности установки,На фиг.1 представлена схема установки; на фиг.2 - система передачи тепла от дизеля к двигателю Стирлинга; на фиг.3 - термодинамический цикл.Установка содержит дизель 1 и двигатель Стирлинга 2. Каждый цилиндр 3 дизеля и нагреватель двигателя Стирлинга связаны с системой двухступенчатого турбонаддува, состоящей из турбины 4 и 5 высокого и низкого давления соответственно, двух рекупеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А 2 1617172 А 1 2щей прокладкой 18, В верхней части 11 цилиндра и в его головке 10 выполнены каналы для циркуляции теплоносителя, включенные в магистраль 12 циркуляции рабочего тела двигателя Стирлинга на участке между регенератором 13 и нагревателем 9. При перетекании рабочего тела двигателя Стирлинга из холодной полости в горячую полость оно после регенератора 13 поступает в каналы верхней части 11 цилиндра и головки 10, которые выполняют функции теплообменников, и там нагревается теплом продуктов сгорания. Дальнейший нагрев осуществляется теплом отработавших газов дизеля в нагревателе 9. Использование тепла продуктов сгорания для дополнительного подогрева рабочего тела двигателя Стирлинга позволяет повысить экономичность установки. 3 ил. ративных теплообменников 6, компрессора 7 низкого и компрессора 8 высокого давления. Двигатель Стирлинга 2 включает нагреватель 9. Кроме того, головка 10, верхняя часть 11 цилиндра дизеля 1 выполнены с каналами для циркуляции теплоносителя и служат в качестве дополнительных теплооб менников двигателя Стирлинга 2. Теплообменники 10 и 11 включены в магистраль 12 между регенератором 13 и нагревателем 9, примыкающим.к верхней части цилиндра 14 двигателя Стирлин га 2. Нижняя часть 15 цилиндра дизеля 1 охлаждается (на участке перемещения поршневого уплотнения 16) любым известным методом газообразными или жидкими теплоносителями (воздухом или водой). Поршень 17 и цилиндр дизеля 1 выполнены составными из двух частей. Вст ю н то Д н л и и р м м б 30 45 50 55 ке цилиндра установлена теплоизолируая и ро кладка 18. Нижняя часть по рш снабжена уплотнением 16, а верхний рец поршня 17 покрыт высокотемперанцми оксидами.В цилиндре 14 двигателя Стирлинга 2 змещены вцтеснитель 19 и поршень 20. я поддерживания необходимого давлея в цилиндре 14 двигателя 2 к охладите 21 подключены компрессор 22. Между следним и охладителем установлен клан 23, управляемый блоком 24 контроля и гулирования, Причем блок 24 одновренно соединен с компрессором 22 и с терпарами теплообменников 10 и 11 (терморы не показаны).Работа установки объединяет процес- , происходящие при работе дизеля и двиеля Стирлинга. В начальной стадии раты установки запускается дизель 1. При боте дизеля 1 достигается определенная мпература в теплообменниках 10 и 11, и леретекании рабочего тела двигателя ирлинга из "холодной" полости в "горяю" полость оно после регенератора 13 ступает в дополнительные теплообменки 10 и 11, там нагревается продуктами орания. Дальнейший нагрев осуществляся теплом отработавших газов дизеля в гревателе 9 двигателя Стирлинга 2. Комессор 22 создает начальное давление в линдре 14 и выключается. В случае прешения температуры в теплообменниках 10 11 в частности на 20 - 40 С выше темперары отработавших газов дизелей, блок 24 лючает компрессор 22 и таким образом днимается давление в цилиндре 14 двителя Стирлинга 2 и интенсифицируется лаждение теплообменников 10 и 11, Вотивном случае, для сброса давления в цилиндре 14 служит управляемый клапан 23.Теплообмподключенынератора 13 нв каналы верха далее посту енники 10 и 11 исполнены и так, что рабочее тело из регеаправляется по магистрали 12 ней части цилиндра дизеля 1, пает в каналы головки цилинра того же дизеля 1. Нагретыи газ по магирали 12 поступает в цилиндр 14 двигателя тирлинга 2 и, расширяясь, совершает раоту. Поскольку температура рабочего тела двигателя Стирлинга не превышает температуры отработавших газов дизеля каналы в верхней части цилиндра и головки дизеля обеспечивает отвод тепла продуктов сгорания и охлаждения этих элементов до заданной допустимой температуры, На фиг.3 представлен термодинамический цикл в предлагаемой установке. а - б - процесс сжатия воздуха в компрессоре 7 низкого давления; б-в - процесс сжатия воздуха в компрессоре 8 высокого давления; в - г - нагрев воздуха в рекуперативном теплообменнике 6; г - д - процесс сжатия в дизеле, д-э - подвод тепла (сгорание); з - ж - подвод тепла в начале процесса расширения (Т = сопзт); ж - е - расширение продуктов сгорания в цилиндре дизеля 1 с передачей тепла Ос 1 рабочему телу двигателя Стирлинга 2; е-и - потери из-за сопротивления в выпускной системе; и - к - передача тепла Оа отработавших газов в нагреватель 9 двигателя Стирлинга 2; к - л - процесс расширения отработавших газов в турбине 4 высокого давления; л-м - охлаждение отработавших газов в регенеративном теплообменнике 6; м - н - процесс расширения в турбине 5 низкого давления, Заштрихованная площадь под кривой ж-е соответствует величине тепла Ос 1 передаваемой от высокотемпературных частей цилиндра и головки дизеля 1 рабочему телу двигателя Стирлинга 2, а площадь под кривой и - к соответствует величине тепла Ос 2, передаваемой от отработавших газов дизеля нагревателю 9 двигателя Стирлинга 2. Использование тепла продуктов сгорания дизеля для дополнительного подогрева рабочего тела двигателя Стирлинга позволяет повышать экономичность установки. Формула изобретения Силовая установка, содержащая ди-. зель, снабженный цилиндрами, их головками и двухступенчатой системой турбонаддува, и двигатель Стирлинга, снабженный магистралью циркуляции рабочего тела между "холодной и "горячей" полостями через охладитель, регенератор и нагреватель, причем нагреватель двигателя Стирлинга расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля, о т л и ч а ю щ а я с я гем, что, с целью повышения экономично; сти, каждый цилиндр дизеля выполнен составным в виде верхней и нижней частей, отделенных друг от друга теплоизолирующей прокладкой, верхняя часть каждого цилиндра и его головка выполнены с каналами для циркуляции теплоносителя и эти каналы включены в магистраль циркуляции рабоче го тела двигателя Стирлинга на участке между регенератором и нагревателем.1617172 Составитель М.Файн Техред М.Моргентал орректор М,Самборская дактор И.Сегляник о-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул,Гагарина, 10 Производств Заказ 4106 Тираж 441 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5