Тепловое аккумулиров ание энергии

Локомотивы на сжатом воздухе

Локомотивы, работающие на сжатом воздухе, используют­ся в шахтах, если электровозы не родятся по условиям взры­воопасности. К их преимуществам относятся отсутствие отра­ботанных газов (даже наоборот, поступление свежего воз­духа), отсутствие тепловыделения (скорее наблюдается ох­лаждающий эффект в результате выхлопа холодного воздуха и теплообмена) и простота работы и ухода.

На рис. 8.3 показана схема силовой установки такого ло­комотива. Воздух, поступающий из баллонов аккумулятора с давлением 20,0 МПа, дросселируется до рабочего давления 1,4—2,0 МПа, расширяется в цилиндре высокого давления (ВД), подогревается вследствие теплообмена с окружающим воздухом в кожухотрубчатом теплообменнике и затем снова расширяется в цилиндре низкого давления. Отработавший воздух используется в эжекторе для прокачки окружающего воздуха через подогреватель [8.4]. Кроме этой комбинирован­ной машины (с цилиндрами ВД и НД двойного действия) небольшие локомотивы оборудованы сдвоенными машинами

/ — предохранительный клапан за регулятором давления; 2 — регулятор давления (разрядный клапан); 3 —запорный вентиль; 4— манометр (диапазон 0—3,6 МПа); 5 — зарядный клапан; 6 — воздушный клапан; 7 — манометр аккумулятора сжатого воздуха; 8 — манометр (диапазон 0—1,6 МПа); 9 — управляющий вентиль; 10 — подогреватель; 11 — цилиндр ВД; 12 — предохранительный клапан перед цилиндром ВД; 13 — промежуточный сосуд; 14 — цилиндр НД; 15 — предохранительный кла­пан перед цилиндром НД.

(прямого действия и однократного расширения). Зарядка осу­ществляется с помощью эластичных шлангов на зарядных станциях, которые снабжаются сжатым воздухом от компрес­сора.

В процессе разрядки (в особенности при быстрой раз­рядке) все компоненты системы, находящиеся в контакте со сжатым воздухом, охлаждаются и могут даже покрыться инеем. Это затрудняет теплообмен с окружающим воздухом и приводит к снижению мощности. Во время остановок давле­ние аккумулирования слегка повышается вследствие прибли­жения температуры воздуха в аккумуляторе к температуре окружающей среды.

Построенные до настоящего времени локомотивы на сжа­том воздухе имели давление в аккумуляторах ~20 МПа, объем аккумуляторов (1—3 сосуда) до 25 м3 и дальность пробега до 6 км. На рис. 8.4 показан локомотив мощностью 70 л. с. (51 кВт) с тяговым усилием 12,5 кН и цепной пере­дачей.

Удельная работа такого локомотива при верхнем давлении в аккумуляторе 12,0 МПа и нижнем давлении 2,3 МПа со­ставляет около 10000 кДж/м3 [8.5]; теоретически удельная работа в этом интервале давлений равна примерно 42 000 кДж/м3. Таким образом, КПД разрядки близок к 24 %. Потери составляются из трех примерно равных основ­ных частей: 1) потери при дросселировании в редукторе; 2) потери вследствие неизотермического расширения; 3) по­тери на дросселирование, механические и с отработавшим воздухом. Поэтому КПД локомотива, работающего на сжатом воздухе, ниже, чем у любого электровоза, локомотива, рабо­тающего от электроаккумуляторов, или дизельного тепловоза.