Статьи
17 Окт 2011
Рекомендуемая область применения
Применение возможно во всех сферах жизнедеятельности человечества, в которых используются тепловые двигатели внутреннего и внешнего сгорания, а именно, наземный, водный, воздушный транспорт, космические объекты, стационарные объекты-предприятия, жилые объекты, фермерские хозяйства, дачи, коттеджи и т.п., а также в качестве автономного теплоэлектрогенератора для потребителей, не имеющих централизованного тепло и электроснабжения и использующих тепловые двигатели внутреннего сгорания для бытовых нужд.
Газопаровой адиабатный турбодвигатель является гибридом двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины, в котором реализуются новый эффективный комбинированный термодинамический цикл и комбинированный непрерывный рабочий цикл, состоящий из двух известных и осуществляемых раздельно в двигателях внутреннего сгорания и паровых турбинах.
В газовом турбодвигателе отсутствуют: газораспределительный механизм, система глушения выхлопа, механические передачи, а в газопаровом и радиатор для отвода теплоты в атмосферу.
Для подачи топлива и парообразующей жидкости используются простейшие системы, обеспечивающие непрерывную регулируемую подачу топлива и жидкости и их количественного соотношения
При внешнем смесеобразовании топливовоздушной смеси (карбюратор, впрыск) и принудительном воспламенении может использоваться или простейшая низкоэнергетическая система зажигания (калильная) или высокоэнергетическая искровая.
Основой газового или газопарового турбодвигателей является двухпоточная спиралеобразная центробежная турбина объёмного расширения. В отличие от осевых авиационных и паровых турбин две проточные части газопарового турбодвигателя обеспечивают вращение одного ротора с двух боковых сторон газами или газами и затем газопаровой смесью, движущимися по двум параллельным плоским спиралеобразным траекториям от центра к периферии.
Турбодвигатель содержит два блока кольцевых цилиндров, между которыми эксцентрично установлен общий для двух проточных частей ротор, являющийся общим рабочим колесом и для компрессоров, и для расширения газов, и для расширения газопаровой смеси.
На планшайбе ротора с двух сторон для цилиндров каждого блока выполнены для компрессорных полостей и полостей предварительного бесступенчатого расширения газов выступы, взаимодействующие через кинематические механизмы с лопастями или с лопатками рабочего колеса (вариант), а для дальнейшего ступенчатого расширения газов или газопаровой смеси - лопатки.
Полости цилиндров в каждом блоке последовательно от центра к периферии соединены перепускными каналами и окнами с образованием в каждом полостей сжатия и спиралеобразных проточных частей расширения. Одна (впрыск или карбюратор) или две (дизель), полости центрального цилиндра в каждом блоке турбодвигателя используются для сжатия топливовоздушной смеси или воздуха и сообщаются перепускным каналом с проточной частью расширения.
Выполнение проточных частей в виде плоской спирали позволило за счёт центробежного спиралеобразного характера движения рабочего тела при объёмном расширении резко улучшить эффективность преобразования потенциальной энергии непосредственно в механическую и габаритно-весовые характеристики.
В газовом варианте турбодвигателя обеспечивается срабатывание всего избыточного давления продуктов сгорания топлива и соответственно повышение эффективной мощности и экономичности, однако, полной экологической чистоты отработавших газов не обеспечивается.
В газопаровом варианте турбодвигателя объединение двух рабочих циклов газового и газопарового в один непрерывный, обеспечивает срабатывание всего избыточного давления рабочих газов и почти всего тепла продуктов сгорания и полную экологическую чистоту выхлопа.
В газопаровом турбодвигателе в отличие от традиционных ДВС система охлаждения (рекуператор) отводит избыточную теплоту продуктов сгорания не в атмосферу, а для предварительного нагрева воды или парообразующей жидкости, которая впрыскивается в предварительно расширившиеся продукты сгорания и, испаряясь непосредственно в проточной части турбодвигателя, образует с ними газопаровую смесь, после чего осуществляется дальнейшее расширение газопаровой смеси до атмосферного давления и до начала конденсации пара в жидкое состояние.
Жидкость после конденсации и охлаждения поступает в рекуператор, т.е. используется многократно. В атмосферу поступают лишь не содержащие токсичных веществ газы с температурой 100-120°С и теплота охлаждения конденсата. Растворённые в водяном паре токсичные твёрдые и газообразные вещества после его конденсации остаются в рабочем контуре двигателей и могут утилизироваться.
Максимальная эффективность достигается при использовании газопаровых вариантов турбодвигателей в качестве стационарных или мобильных теплоэлектрогенераторов (мини ТЭЦ) для промышленных предприятий и частных пользователей, не имеющих централизованного тепло и электроснабжения.
Остаточная теплота отработавшего пара или горячего конденсата используется для технологических нужд предприятий или для обогрева помещений. Все варианты турбодвигателей работают бесшумно и без вибраций, что является дополнительным положительным экологическим фактором. По аналогии с паровыми турбинами для повышения степени адиабатности (исключения потерь тепла в атмосферу), газопаровые варианты турбодвигателей покрываются теплоизоляцией.
Турбодвигатель снабжен насосами для подачи топлива и для циркуляции парообразующей жидкости, а так же устройствами регулирования их расхода
Отработавший пар может так же сбрасываться с выхлопными газами в атмосферу, но при этом не исключается минимальная токсичность конденсата.
Простота и технологичность конструкции турбодвигателей, не высокая трудоёмкость и стоимость изготовления, и сверхвысокие показатели по эффективности, экономичности и экологической чистоте обеспечат при их появлении на мировом рынке высокую конкурентоспособность относительно малоэффективных, не экономичных и экологически "грязных" поршневых двигателей внутреннего и внешнего сгорания с низко эффективным кривошипно-шатунным механизмом.
Существенным фактором, обеспечивающим высокую эффективность газовых и газопаровых вариантов турбодвигателей, является центробежный характер движения рабочего тела при расширении.
В отличие от известных поршневых и роторно-поршневых двигателей внутреннего и внешнего сгорания, а так же их многочисленных вариантов с дорасширением, в которых давление рабочего тела (газов) создаёт пикообразные крутящие моменты на не изменяющемся радиусе (плече), в турбодвигателях снижающееся от центра к периферии давление создаёт равномерно распределённые в окружном направлении крутящие моменты на постепенно увеличивающихся радиусах, обеспечивая выигрыш в силе и общем крутящем моменте на валу.
Турбодвигатель имеет простую и технологичную конструкцию, отличные габаритно-весовые характеристики, бесшумный и экологически чистый выхлоп. Удельный вес на уровне веса авиационных газотурбинных двигателей.
Турбодвигатели, как и традиционные двигатели с внешним и внутренним подводом теплоты обеспечивают работу на всех видах углеводородного топлива, и, соответственно, реализацию всех известных рабочих циклов ДВС, кроме рабочих циклов ракетных и турбореактивных авиационных двигателей.
Рис. 1. Вид основных деталей турбодвигателя
Рис. 2. Тепловой баланс газопарового турбодвигателя
Сведения об изобретениях
Патент России №2247837 (базовый) и заявка на изобретения №2005113826 «Способ работы теплового двигателя и газопаровой турбодвигатель Романова»
Преимущества газопарового турбодвигателя перед существующими типами тепловых двигателей состоят в том, что он обеспечивает резкое снижение потребления на единицу мощности углеводородного топлива и атмосферного кислорода и, соответственно, количество выхлопных газов и тепла, поступающих в атмосферу Земли и, кроме того, характеризуется более высокими показателями совершенства конструкции, такими как совершенство термодинамического и рабочего циклов, эффективность, экономичность, масса и габаритные размеры, токсичность выхлопных газов, уровень шума и уровень вибрации.
Технико-экономический эффект
- снижение потребления углеводородного топлива на 80%;
- снижение потребления атмосферного кислорода на80%;
- снижение выхлопных газов на 80% и их полную экологическую чистоту;
- сокращение выбросов тепла в атмосферу в 2,5 – 3 раза.
Начало активности (дата): 17.10.2011 09:59:46
