Тепловой двигатель

; д ЛИОТАР"ц ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им, акад. В,Н,Образцова(57).Изобретение относится к установкам, работающим на особых рабочих телах, к устройствам преобразования бросовой низко- потенциальной нергии двигателя транспортного средства в механическую. энергию, используемую для собственных нужд транспортного средства. Сущность: 1825872 А 1 51)э Г 01 К 25/00, Р 03 6 7/00 ЕНИЯас.0 взиа 2тепловой двигатель содержит роторный теплообменный аппарат 1, газовую турбину 2; понижающий редуктор 3. Роторный аппарат 1 выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, внутренняя полость которого разделена радиальными перегородками на отдельные камеры, в каждой из которых установлены трубки, закрепленные в торцевых поверхностях полого цилиндрического корпуса, Корпус заключен в кожух роторного аппарата 1, причем ось корпуса соединена с понижающим редуктором 3, На кокухе аппарата 1 напротив торцевых поверхностей корпуса выполнены попарно патрубки охлаждающей 10 и нагревающей 11 сдед с двух сторон, а на боковых поверхностях кожуха. обращенных к отдельным камерам, установлены подводящий 12 и отводящий 13 патрубки рабочего тела, соединенные сгазовой турбиной 2. 1 з.п, ф-лы, ф ил.Изобретение относится к первичнымисточникам механической энергии., а именно к устройствам преобразования ниэкопо тенциальной тепловой энергии вмеханическую; и мажет быть использовано, 5например, для утилизации теплоты выхлоп-ных газов тепловозного дизеля,Цель изобретения - упро цение конструкции двигателя при использовании в качестве рабочего тела нафталина. 10На фиг,1 изображена кинематическаясхема теплового двигателя; на фиг.2 - роторный теплообменный аппарат; на фиг.З - .общая схема роторного теплообменного аппарата; на фиг,4 - кинематическая схематепловозного двигателя с дополнительнымтеплообменником; на фиг.5 - идеальныйцикл двигателя в Р=Ч и Т - Я координатах; нафиг.б - пример утилизации теплоты выхлопных газов дизеля. 20Тепловой двигатель (фиг,1) содержитроторный теплообменный аппарат 1, газовую турбину 2 и понижающий редуктор 3.Роторный теплообменный аппарат 1 выполнен в виде полого цилиндрического корпуса.4(фиг.2), имеющего радиальные перегородки 5, делящие внутреннюю полость корпусана отдельные камеры б, в каждой из которыхустановлены трубки 7, закрепленные в торцевых поверхностях 8 корпуса, Корпус 4 заключен в кожух 9 аппарата 1 (фиг.3), причемось корпуса 4 соединена с понижающимредуктором 3. На кожухе 9 аппарата 1 на-.против торцевых поверхностей 8 корпуса 4 .выполнены попарно патрубки охлаждающей 10 и нагревающей 11 сред с двух сторон, а на боковых поверхностях кожуха 9,обращенных к отдельным камерам 6, установлены подводящие 12 и отводящие 13патрубки для рабочего тела, соединенные с 40газовой турбиной 2,Между турбиной 2 и роторным аппаратом может быть установлен дополнительный теплообменник 14 (фиг,1).45В случае утилизации теплоты выхлопных газов дизеля роторный аппарат 1 черезпатрубок 11 соединяется с турбокомпрессо.ром 15 дизеля 16. а газовая турбина 2 -валом с электрогенератором 17 собственных нужд,Тепловой двигатель работает следующим образом.Вращательное движение от тазовойтурбины 2 передается через понижающий 55редуктор 3 к полому цилиндрическому корпусу 4 роторного аппарата 1. В камерах 6находится рабочее тело в твердом состоянии (например, твердый нафталинС 1 о Нв С 2) Через патрубок 11 падается в роторный аппарат 1 греющий теплоноситель (например, выхлопные газы дизеля). Выхлопные газы проходят внутри камер б по трубкам 7 и покидают роторный аппарат 1 через выпускной патрубок 11. Теплота, подводимая с выхлопными азами, передается через стенки трубок 7 твердому нафталину, находящемуся в намерэх 6 между трубками 7,. Нафталин воэгоняется и переходит в газо-. образное состояние в замкнутом объеме камеры 6. При этом давление газообразного нафталина и его температура возрастают,Вследствие вращения полого цилиндрического корпуса 4 камера в какой то момент сообщается с отводящим патрубком 13. Происходит попеременное соединение каждой камеры 6 с отводящим пэтрубком 13, Газообразный нафталин с высоким давлением и температурой поступает в газовую турбину 2, где происходит выработка механической энергии, отдаваемой потребителю и затрачиваемой на вращение полога цилиндрического корпуса 4.Газообразный нафталин с низким давлением и температурой из газовой турбины 2 под действием перепада давлений поступает по подводящему патрубку 12 в камеры 6 роторного аппарата 1. Охлаждающая среда например, атмосферный воздух по пэтрубку 10 поступает в аппарат 1 и протекает через трубки 7 в камеры 6. расположенные между впускным и выпускным патрубками 10. Так кэк охлаждающий воздух понижает температуру стенок трубок 7, то на их поверхностях происходит переход нафталина из газообразного состояния в твердое с отводом теплоты охлаждающим воздухом, Таким образом, рабочий цикл теплового двигателя при вращении полого цилиндрического корпуса 4 замыкается.Работа теплового двигателя, представленного на фиг.4, отличается тем, что газообразный нафталин дополнительно подогревается в рекуперативном дополнительном теплообменнике 14, что позволяет более полно утилизировать теплоту выхлопных газов, которые затем выбрасываются ватмосферуТаким образом, цикл теплового двигателя представляет собой совокупность следующих термодинамических процессов; 1 - 2- изохорный подвод теплоты а 1 в роторном теплаобменном аппарате 1; 2 - 3 - эдиабатное расширение рабочего тела в газовой турбине 2; 3 - 1 - иэобарный отвод теплоты от рабочего тела а 2 в роторном теплообменном аппарате 1, В случае установки дополнительного теплаобменникэ 14 в цикл теплового двигателя добавляется процесс1825872 7 7 2-3 - изобарный подвод теплоты ц к рабочему телу (фиг.5),Для утилизации теплоты выхлопныхгазов дизеля 16, например, тепловоза выхлопные газы от турбокомпрессора 15 подводятся через патрубок 11 к роторному аппарату 1, а механическая энергия газовой турбины 2 передается к генератору собственных нужд 17 фиг.5).Данный тепловой двигатель обеспечивает следующие преимущества;1) позволяет использовать низкопотенциальную теплоту для своей работы, например теплоту выхлопных газов двигателя . внутреннего сгорания;2) упрощает конструкцию, что достигается сведением к минимуму числа элементов установки.Тепловой двигатель является двигателем с внешним подводом теплоты, Он может работать от любого источника тепловой энергии. При этом подвод теплоты к рабочему телу, например нафталину, может осущеф ствляться либо изохорно, либо изобарно иизохорно. Тепловой двигатель целесообразно использовать в качестве утилизатора низкопотенциальной тепловой энергий, например в качестве привода генератора собственных нужд тепловоза при использовании им теплоты выхлопных газов двигателя тепловоза. Формула изобретения 1, Тепловой двигатель, содержащий газовую турбину, выходной вал которой сое .динен с понижающим редуктором, иисточник горячих газов, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью упрощения конструкции при использовании в качестверабочего тела нафталина, он снабжен роторным теп лообменным аппаратом, соединечным с валом газовой турбины через понижающий редуктор и источником охлаждающей среды, причем вход теплообменного аппарата сообщен с источником горячих газов, а вы ход по нагреваемой рабочей среде - с входом газовой турбины 2, Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что ротор теплообменного аппарата 20 выполнен в виде полого цилиндрическогокорпуса, имеющего радиальные перегород-ки, делящие внутреннюю полость корпуса на отдельные камеры, трубки, установленные в каждой камере и закрепленные в тор цевых пбверхностях корпуса, патрубкиподвода охлаждающей и греющей среды, расположенные попарно с двух сторон на торцевых поверхностях корпуса и патрубки подвода рабочего тела, размещенные на ба ковых поверхностях корпуса и обращенныек камерам.Корректор Н,Милюков Заказ 2309. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина н,п,ХлгурЕичеЮхюлныегази. снф,дп ЮртыРге акающиеУатту