Патент на изобретение №2164613

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2164613 (13) C1
(51) МПК 7
F02G1/043, F25B9/14
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 27.05.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 99122622/06, 26.10.1999

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

26.10.1999

(43) Дата публикации заявки: 27.03.2001

(45) Опубликовано: 27.03.2001

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
EP 0457399 A3, 21.11.1991. WO 92/02723 A1, 20.02.1992. US 4306414 A, 22.12.1981. GB 1373820 A, 13.11.1974. SU 1617173 A1, 30.12.1990.

Адрес для переписки:

197082, Санкт-Петербург, ул. Красного Курсанта, д.16, Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского, НИО, НИЛ-6, Кириллову Н.Г.

(71) Заявитель(и):

Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского

(72) Автор(ы):

Кириллов Н.Г.

(73) Патентообладатель(и):

Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА


(57) Реферат:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и преобразователей энергии прямого цикла (например, двигателей Стирлинга или двигателей внутреннего сгорания), предназначено в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла. Достигаемый технический результат – повышение КПД установки и снижение массогабаритных характеристик установки в целом. При работе двигатель 1 производит полезную энергию, потребляемую потребителем мощности 3. Отработанные газы по магистрали 2 поступают через пароперегреватель 15 в парогенератор 14, где образуется пар. Из пароперегревателя 16 пар поступает в пароводяной насос-подогреватель 5, куда одновременно поступает теплая вода из контура охлаждения 4 после снятия тепловой нагрузки с двигателей 1. Из пароводяного насоса-подогревателя 5 горячая вода с высокой температурой и давлением поступает в теплообменник-охладитель 6, где она охлаждается за счет теплообмена с теплоносителем системы внешнего теплоснабжения 7. Для наполнения парогенератора 14 теплой водой контур охлаждения 4 соединен с парогенератором 14 перемычкой 17. Для начала работы предусмотрена пусковая байпасная линия 8 с насосом 12. 1 ил.


Изобретение относится к области теплоэнергетики и преобразователей энергии прямого цикла (например, двигателей Стирлинга или двигателей внутреннего сгорания), предназначено в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла (когенерации).

Известен способ регенеративного подогрева питательной воды в струйном подогревателе, включающий в себя подачу пара в турбогенератор, отбор пара из турбогенератора, отвод в конденсатор, подачу конденсата из конденсатора и пара, отобранного из турбогенератора в струйный аппарат с конденсацией пара в струйном аппарате и нагрева за счет этого конденсата, с последующей подачей подогретого конденсата в диаэратор и далее в котел-парогенератор (патент РФ N 2115831. Бюл. N 20 от 20.07.98 г.).

Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологий с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов (“Энергетика Петербурга” /газета/, N 5 (11), от 25.05.99 г.). Однако ранее пароводяной насос-подогреватель в когенераторных установках не применялся.

Известна комбинированная установка с электрогенератором и двигателем Стирлинга, расположенными на одном валу, и их системой охлаждения, состоящей из замкнутого контура с теплообменником, через который проходит магистраль отработанных газов двигателя Стирлинга, и теплообменником-охладителем, через который проходит система внешнего теплоснабжения (заявка ЕПВ N 0457399. Реферативный журнал “Изобретение стран мира”, выпуск B-65, N 5, 1993, стр. 13). Однако в данной установке не предусмотрено получение пара и его использование для снижения энергозатрат в установке.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД установки за счет уменьшения энергозатрат на собственные нужды, снижении массогабаритных характеристик установки в целом.

Для достижения этого технического результата комбинированная теплосиловая установка на базе двигателя Стирлинга, включающая в себя двигатель (например, двигатель Стирлинга или двигатель внутреннего сгорания) и электрогенератор, расположенные на одном валу, их систему охлаждения, состоящую из замкнутого контура с теплообменником-охладителем, через который проходит система внешнего теплоснабжения, магистраль отработанных газов двигателя, снабжена линией выработки пара, состоящей из парогенератора, пароперегревателя, с обратным клапаном между ними, через которые проходит магистраль отработанных газов двигателя, и контуром охлаждения двигателя, соединенным с парогенератором перемычкой с регулирующим и обратным клапанами, включающим в себя пароводяной насос-подогреватель, пусковую байпасную линию с насосом и запорными клапанами, при этом линия выработки пара соединена с системой охлаждения двигателя через пароводяной насос-подогреватель, а магистраль отработанных газов сначала проходит через пароперегреватель, а затем через парогенератор.

Введение в состав комбинированной теплосиловой установки на базе двигателя Стирлинга линии выработки пара с парогенератором, пароперегревателем, связанной перемычкой с контуром охлаждения двигателя, который содержит в себе пароводяной насос-подогреватель, пусковую байпасную линию с насосом и запорными клапанами, причем линия выработки пара связана с системой охлаждения двигателя через пароводяной насос-подогреватель, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности комплексного использования остаточного тепла отработанных газов двигателя и теплоты контура охлаждения двигателя для теплоснабжения внешних потребителей тепла, а также выработки пара с целью замены насосов и теплообменных аппаратов.

На чертеже изображена комбинированная теплосиловая установка на базе двигателя Стирлинга.

Теплосиловая установка включает в себя двигатель Стирлинга 1 с магистралью отработанных газов 2 и электрогенератором 3, расположенным на одном валу с двигателем 1, контур охлаждения 4 двигателя 1, включающего в себя пароводяной насос-подогреватель 5 и теплообменник-охладитель 6, связанный с системой внешнего теплоснабжения 7, пусковую байпасную линию 8 с запорными клапанами 9, 10, 11 и насосом 12. В состав установки входит также линия выработки пара 13, включающая в себя парогенератор 14, пароперегреватель 15, обратный клапан 16 между ними, и соединяющаяся с контуром охлаждения 4 двигателя 1 в пароводяном насосе-подогревателе 5. Между контуром охлаждения 4 и парогенератором 14 установлена перемычка 17 с регулирующим клапаном 18 и обратным клапаном 19. Магистраль отработанных газов 2 проходит сначала через пароперегреватель 15, затем через парогенератор 14.

Комбинированная теплосиловая установка на базе двигателя Стирлинга работает следующим образом.

При работе двигатель 1 производит полезную энергию, преобразуемую в электрическую энергию в электрогенераторе 3, расположенном на одном валу с двигателем 1. Отработанные газы двигателя 1 по магистрали 2 поступают сначала в пароперегреватель 15, а затем в парогенератор 14, где за счет теплообмена с ними испаряется вода с образованием пара. Пар из парогенератора 14 по линии выработки пара 13 поступает через обратный клапан 16 в пароперегреватель 15, где он перегревается с повышением давления, а затем поступает в пароводяной насос-подогреватель 5. Одновременно с паром в пароводяной насос-подогреватель 5 поступает теплая вода из контура охлаждения 4 после снятия тепловой нагрузки с двигателя 1. В пароводяном насосе-подогревателе 5 за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением воды с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача горячей воды в теплообменник-охладитель 6, где она охлаждается за счет теплообмена с теплоносителем системы внешнего теплоснабжения 7. После охлаждения вода под давлением подается вновь в двигатель 1 для снятия тепловой нагрузки. Для наполнения парогенератора 14 теплой водой контур охлаждения 4 соединен с парогенератором 14 перемычкой 17 с регулирующим клапаном 18 и обратным клапаном 19. Для начала работы установки, когда еще отсутствует пар, контур охлаждения 4 снабжен пусковой байпасной линией 8 с насосом 12, при этом в момент пуска запорные клапана 10 и 11 открыты, а клапан 9 закрыт. С выходом на рабочий режим клапаны 10 и 11 закрываются, а клапан 9 открывается.

Источники информации, принятые во внимание

2. Патент РФ N 2115831. Бюл. N 20 от 20.07.98 г.

4. Заявка ЕПВ N 0457399. Реферативный журнал “Изобретение стран мира”, выпуск B-65, N 5, 1993, стр. 13. – прототип.

Формула изобретения


Комбинированная теплосиловая установка на базе двигателя Стирлинга, включающая в себя двигатель (например, двигатель Стирлинга или двигатель внутреннего сгорания) и электрогенератор, расположенные на одном валу, их систему охлаждения, состоящую из замкнутого контура с теплообменником-охладителем, через который проходит система внешнего теплоснабжения, магистраль отработанных газов двигателя, отличающаяся тем, что снабжена линией выработки пара, состоящей из парогенератора, пароперегревателя с обратным клапаном между ними, через которые проходит магистраль отработанных газов двигателя, и контуром охлаждения двигателя, соединенным с парогенератором перемычкой с регулирующим и обратным клапанами, включающим в себя пароводяной насос-подогреватель, пусковую байпасную линию с насосом и запорными клапанами, при этом линия выработки пара соединена с системой охлаждения двигателя через пароводяной насос-подогреватель, а магистраль отработанных газов сначала проходит через пароперегреватель, а затем через парогенератор.

РИСУНКИ

Рисунок 1


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.10.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003

Извещение опубликовано: 27.04.2003


Categories: BD_2164000-2164999