Когенерационная энергетическая установка

Предложение относится к машиностроению, а именно к когенерационным энергетическим установкам для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии с системой утилизации тепла охлаждающей жидкости, смазочного масла и отработавших газов входящего в ее состав поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Известна когенерационная энергетическая установка (Энергетическая установка. Патент на изобретение RU 2280777 C1 F02G 5/04. Сайданов В.О., Агафонов А.Н., Антипов М.А., Олейник Н.И., опубл. 27.07.2006. Бюл. №21) с системой утилизации тепла поршневого двигателя сгорания, которая содержит теплообменники в системах охлаждения, смазки и отработавших газов.
Недостатком известной когенерационной установки является то, что теплообменники в системах охлаждения и смазки выполнены раздельно. Это приводит к необходимости раздельного регулирования температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла на входе в двигатель и необходимости использования дополнительного жидкостно-масляного теплообменника или охладителя масла при работе когенерационной установки без тепловой нагрузки. В совокупности это влечет увеличение сложности, материалоемкости и габаритных размеров системы утилизации и когенерационной энергетической установки в целом.
Энергетическая установка по патенту на изобретение RU 2280777 C1 является наиболее близкой к предлагаемой в настоящей заявке по технической сущности и принята за прототип.
Технический результат реализации предлагаемого устройства - создание простой, малогабаритной когенерационной энергетической установки, обеспечивающей одновременную выработку электроэнергии и утилизацию тепла охлаждающей жидкости, смазочного масла и отработавших газов входящего в ее состав поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что когенерационная энергетическая установка содержит поршневой двигатель внутреннего сгорания и генератор, установленные на раме, радиатор, термостаты, жидкостный насос, теплообменники отработавших газов, охлаждающей жидкости и смазочного масла, тройники и трубопроводы. При этом сердцевины теплообменников охлаждающей жидкости и смазочного масла, подключенные к системам охлаждения и смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания, размещены в общем корпусе, через который протекает вода внешнего контура системы утилизации.
Размещение в общем корпусе, через который протекает вода внешнего контура системы утилизации когенерационной энергетической установки, сердцевин теплообменников охлаждающей жидкости и смазочного масла, подключенных к системам охлаждения и смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечивает поддержание температуры смазочного масла близкой к температуре охлаждающей жидкости, нет необходимости в устройствах для ее дополнительного регулирования, а также отсутствует необходимость раздельного регулирования температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла на входе в поршневой двигатель внутреннего сгорания и необходимость использования дополнительного жидкостно-масляного теплообменника или охладителя масла при работе когенерационной установки без тепловой нагрузки. Таким образом, за счет подобного размещения конструктивных элементов (узлов) уменьшаются габариты энергетической установки.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком, где изображена принципиальная схема когенерационной энергетической установки.
Предлагаемая когенерационная энергетическая установка содержит поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с генератором 2, установленные на раме (на схеме не показана).
Система охлаждения двигателя через термостаты 3 и 4 соединена с сердцевиной 5 теплообменника 6. Система смазки двигателя соединена с сердцевиной 7 теплообменника 6. Сердцевины теплообменников охлаждающей жидкости 5 и смазочного масла 7, подключенные к системам охлаждения и смазки поршневого двигателя внутреннего сгорания, размещены в общем корпусе теплообменника 6.
Дополнительно когенерационная энергетическая установка содержит теплообменник 8 отработавших газов, находящийся после турбины 9 двигателя 1, радиатор 10, жидкостный насос 11, тройники 12 и 13 системы охлаждения.
Предлагаемая когенерационная энергетическая установка работает следующим образом.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 вращает вал генератора 2, который вырабатывает электрическую энергию, передаваемую потребителю.
Охлаждающая жидкость прокачивается насосом 11 через систему охлаждения двигателя и внутренний контур системы утилизации. Если температура охлаждающей жидкости ниже, чем установленная регулировками термостата 4 (например, сразу после запуска двигателя), то она направляется из термостата 4 в тройник 13 и рубашку охлаждения двигателя 1. Если температура охлаждающей жидкости выше, чем установленная регулировками термостата 4, но ниже, чем установленная регулировками термостата 3, то она направляется из термостата 3 через сердцевину 5 теплообменника 6 системы утилизации и далее через тройники 12 и 13 в рубашку охлаждения двигателя 1. Если температура охлаждающей жидкости выше, чем установленная регулировками термостата 3 (например, при отсутствии тепловой нагрузки), то она направляется из термостата 3 в радиатор 10 и далее через тройники 12 и 13 в рубашку охлаждения двигателя 1.
Смазочное масло прокачивается насосом системы смазки двигателя 1 через сердцевину 7 теплообменника 6 системы утилизации. Благодаря тому, что сердцевины 5 и 7 размещены в общем корпусе, через который протекает вода внешнего контура системы утилизации.
Вода внешнего контура системы утилизации, поступающая от потребителя тепловой энергии, проходит через теплообменник 6, нагреваясь от тепла, передаваемого от охлаждающей жидкости через сердцевину 5 и от смазочного масла через сердцевину 7. Далее вода проходит через теплообменник 8 и нагревается от тепла отработавших газов, после чего поступает к потребителю тепловой энергии.
По сравнению с прототипом в предлагаемой когенерационной энергетической установке отсутствует необходимость раздельного регулирования температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла на входе в поршневой двигатель внутреннего сгорания и необходимость использования дополнительного жидкостно-масляного теплообменника или охладителя масла при работе когенерационной установки без тепловой нагрузки. В совокупности это влечет уменьшение сложности, материалоемкости и габаритных размеров системы утилизации и когенерационной энергетической установки в целом.