XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Введение

Энергетика — сфера деятельности человека, в которой добывается и преобразовывается энергия с использованием различных видов ресурсов. Благодаря ей мы имеем свет и тепло как дома, так и на промышленных предприятиях. Тепловую и электроэнергию можно добывать различными способами, но акцентировать внимание будем непосредственно на поршневых энергоустановках.

Поршневые энергоустановки получи своё распространение в последние лет 20 и сейчас имеют наибольшую актуальность, особенно для нашей страны ведь тепло является основным энергоресурсом и составляет 70-75% на 2019 год от всей добываемой энергии на территории РФ, что означает, по сути, монополию.

Для развития рынка энергетики поршневые установки способны вырабатывать параллельно с тепловой энергией и электроэнергию. Всё это необходимо для обслуживания нужд промышленных предприятий и коттеджных посёлков.

На сегодняшний день основной задачей является повышение энергоэффективности поршневых энергоустановок, ведь выработка только тепла позволяет использовать данные установки с КПД 40%, когда с системой когенерации (выработки тепла и электроэнергии) КПД возрастает до 80-85%.

Не стоит забывать и о системе охлаждения поршневых энергоустановок, так как в их основу входят ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Техническим результатом будет являться повышение энергоэффективности установки, меньшая степень износа и высокая эффективность системы охлаждения. При решении данного вопроса были рассмотрены и изучены несколько патентов.

Обзор патентов

1. Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания [1].

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение является ликвидация вибраций, шума, биения, уменьшения гидравлических потерь, обеспечения равномерности давлений, расходов и скоростей, и направлено на уменьшение габаритных размеров и массы.

Отличие от своих аналогов заключается в том, что в термостатной коробке имеются отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, а улитка для расположения центробежного насоса имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем.

На основании численных исследований гидравлические потери снизились на 25-30% по сравнению с прототипом.

2. Помпа системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с электрическим приводом [2].

Данное изобретение направлено на расширение эксплуатационных возможностей помпы системы охлаждения ДВС с электрическим приводом, благодаря наличию устройства активного жидкостного охлаждения электропривода, что обеспечит возможность эффективной работы помпы в высоконагруженных двигателях.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности охлаждения электрического двигателя помпы и, следовательно, повышение эффективности охлаждения элементов ДВС на любых режимах эксплуатации.

Помпа системы охлаждения ДВС с электрическим приводом предназначена для применения в составе систем жидкостного охлаждения двигателей, и представляет из себя управляемый центробежный насос на базе электрического двигателя постоянного тока, позволяющего обеспечивать оптимальную температуру элементов ДВС на всех режимах его работы и регулировать расход охлаждающей жидкости. Благодаря наличию устройства активного жидкостного охлаждения электрического двигателя, обеспечивается возможность эффективной работы помпы в высоконагруженных двигателях в широком диапазоне изменения режимных параметров.

3. Термоэлектрический радиатор [3].

Данный радиатор отличается от своих аналогов тем, что в его систему встроены термоэлектрические генераторные модули, которые обеспечивают выработку электрической энергии за счёт отбора тепловой энергии нагретой жидкости. За счёт непрерывной подачи охлаждающей жидкости в термоэлектрический радиатор и прохождения ее через теплопроводные трубки, а также прохождения воздуха через радиаторные секции между горячими и холодными сторонами термоэлектрических генераторных модулей, поддерживается градиент температуры, вызывающий эффект Зеебека, заключающийся в возникновении электродвижущей силы при наличии разницы температур в контактах замкнутой электрической цепи, состоящей из разнородных проводников. Полученная в модулях электрическая энергия передается в блок управления и преобразования и может быть использована как непосредственно для питания потребителей сети, так и для заряда аккумуляторной батареи.

4. Термостат с электромагнитным управлением [4].

Принцип работы термостата заключается в переключении подвода охлаждающей жидкости с малого контура на большой контур

Задачей изобретения является повышение надежности термостата, а также улучшение энергетических и экологических показателей двигателей внутреннего сгорания.

Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является повышение безотказности, упрощение конструкции, повышение быстродействия.

Указанный технический результат достигается тем, что в термостате с электронным управлением для автомобильного двигателя, содержащем корпус с каналами подвода охлаждающей жидкости от двигателя, термоэлемент с клапаном перекрытия проходного сечения отводящего патрубка большого контура, снабженным прижимной тарелкой и возвратной пружиной, дополнительно установлен соленоид для управления клапаном перекрытия малого круга.

5. Корпус термостата [5].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшить компоновочные возможности.

Поставленная задача решается тем, что корпус термостата, содержащий скрепленные между собой основание и крышку с патрубком, при этом основание снабжено фланцем с канавкой под уплотнительное кольцо для соединения с фланцем коллектора системы водяного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, байпасный канал, выполненный прямоугольной формы с канавкой под уплотнительное кольцо, на фланце выполнен дополнительный канал с канавкой под уплотнительное кольцо для соединения с байпасным каналом, при этом с противоположной к фланцу стороны основания имеется циркуляционное отверстие, ось которого расположена параллельно к поверхности фланца и под острым углом к оси патрубка. В частном случае исполнения основание с крышкой корпуса соединено между собой при помощи болтового соединения.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что на фланце основания корпуса термостата выполнен дополнительный канал с канавкой под уплотнительное кольцо для соединения с байпасным каналом, при этом с противоположной к фланцу стороны основания имеется циркуляционный канал, ось которого расположена параллельно к поверхности фланца и под острым углом к оси патрубка, позволяет улучшить компоновочные возможности.

Заявляемое техническое решение позволяет улучшить компоновочные возможности, кроме того, обеспечить удобство при эксплуатации и свободный доступ при сборке-разборки корпуса термостата.

Заключение

Все приведённые выше технические решения представлены каждое по отдельности, при этом имея ряд положительных характеристик для работы охлаждающей системы ДВС. Разумеется, говорить о совместном использовании всех этих изобретений довольно сложно, ведь каждое из них требует непосредственного обслуживания, но в будущем рассматривается скорое введение ДВС с использованием если не всех продемонстрированных новшеств, то большинства из них.

Благодаря развитию поршневых энергоустановок появится возможность не только использовать их как источник тепла, но и как источник электрической энергии, при этом используя не только известные всем не возобновляемые виды топлива, такие как нефть, газ и уголь.

Литература

1. Патент №149751 сайта Федерального Института Промышленной Собственности - Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания;

2. Патент №193487 сайта Федерального Института Промышленной Собственности - Помпа системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с электрическим приводом;

3. Патент №175717 сайта Федерального Института Промышленной Собственности - Термоэлектрический радиатор;

4. Патент №2514553 сайта Федерального Института Промышленной Собственности - Термостат с электромагнитным управлением;

5. Патент №187889 сайта Федерального Института Промышленной Собственности - Корпус термостата.

Код для цитирования: Скопировать