Газотурбінна установка з комбінованим робочим тілом

Номер патенту: 58012

Опубліковано: 15.07.2003

Автор: Гречко Микола Пилипович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Газотурбінна установка з комбінованим робочим тілом, що включає турбіну, повітряний компресор, камеру згоряння і обладнання для подачі водяної пари в газовий тракт турбіни, яка відрізняється тим, що має проточне адіабатне парогенеруюче обладнання, виконане у вигляді дифузора з багатоканальним виходом, вхідний переріз якого з'єднаний з трубопроводом води, нагрітої до температури, близької до температури насичення, а багатоканальний вихідний переріз з'єднаний паровим каналом з газоходом турбіни і водяним каналом - із трубопроводом зворотної води.

Текст

Газотурбінна установка з комбінованим робочим тілом, що включає турбіну, повітряний компресор, камеру згоряння і обладнання для подачі водяної пари в газовий тракт турбіни, яка відрізняється тим, що проточне адіабатне парогенеруюче обладнання виконано у вигляді дифузора з багатоканальним виходом, вхідний переріз якого з'єднано з трубопроводом води, нагрітої до температури, близької до температури насичення, а багатоканальний вихідний переріз з'єднаний паровим каналом з газоходом турбіни, водяним каналом - із трубопроводом зворотної води Винахід відноситься до області газотурбінних двигунів Одним з найбільш перспективних напрямків удосконалювання газотурбінних установок (ГТУ) є створення ГТУ, що працює з комбінованим (газопаровим) робочим тілом (ГТУ-КРТ) Зменшення витрати стиснутого повітря в ГТУ на величину маси водяної пари, що додається до газу, дозволяє знизити витрати енергії на повітряний компресор, збільшити корисну потужність і економічність ГТУ В останні роки у світовому газотурбобудуванні з'явилися ГТУ-КРТ із різним конструктивним рішенням підготовки комбінованого (газопарового) робочого тіла (КРТ) У деяких ГТУ в газоповітряний тракт уводять воду для утворення КРТ, в ІНШІ водяна пара В останньому випадку ефективність вище Аналогом пропонованого винаходу ГТУ-КРТ служить ГТУ, що працює зі змішуванням продуктів згоряння з водяною парою (див Cheng-Cycle Imlementation on a small gas turbine engine Digumarthi R, Chang Chung Nan "Trans ASME I Egg Gas Turbines and Power", 1984, 106, 3, 699-702 IE 831 фірми GARRETT) ГТУ оснащена паровим котломутилізатором з паропроводом, що з'єднує котел з камерою згоряння Основним недоліком аналога є наявність парового котла із системами живильної води, паропроводів, ХІМВОДОПІДГОТОВКИ й ш , що ускладнює експлуатацію і вартість ГТУ-КРТ, збільшує габарити і шерційність роботи Прототипом пропонованої ГТУ-КРТ служить комбінована установка з парогазовим робочим тілом (контактна газопарова турбінна установка КПГТУ) з утилізацією теплоти газів, що відробили, у ГТД (див Г А Артемов, Удосконалювання суднових газотурбінних установок, Изд Суднобудування, Л , 1984, с 57(59) Основні елементи КГПТУ наступні газова турбіна, повітряний компресор, камера згоряння, конденсатор, водопідігрівач, дросельне обладнання, випарний пароводяний бак (ПВБ), і паро- і водопроводи з живильним і конденсатним насосами Технологічна схема одержання КРТ наступна Після газової турбіни спрацьований КРТ проходить через водопідігрівач і конденсатор у яких ВІДПОВІДНО утилізується тепло КРТ і конденсується водяна пара КРТ У водопідігрівачі, що працює з (водяної сторони) під тиском значно перевищуючий тиск робочого тіла в ГТУ, вода підігрівається до температури насичення чи нижче і подається через дросельне обладнання у випарний ПВБ, що працює під тиском рівним чи вище робочого тіла (газу) у ГТУ У результаті дроселювання нагріта вода стає перегрітою і за рахунок тепла перегріву у випарному ПВБ частково випаровується пара надходить у газовий тракт турбіни, а вода, що не випарувалася, забирається з ПВБ живильним насосом і разом з конденсатом, що надходить з конденсатора, подається у водопідігрівач, потім весь процес повторюється У конденсаторі після конденсації водяної пари, що міститься в КРТ і відводу конденсату, відпрацьований газ викидається в атмосферу Основними недоліками КГПТУ є наявності в установці дросселючого обладнання випарного ПВБ о 00 ю 58012 Дросселююче обладнання учиняє не тільки зниження тиску в установці, але й знижує економічність перетворення енергії, тому воно застосовується в техніці тільки для роботи в крайніх випадках (в аварійних ситуаціях чи у рідко здійснюваних короткочасних процесах) Наявність ПВБ робить ГТУ-КРТ громіздкою, металоємкою, інерційною в керуванні й ускладнює експлуатацію, знижує економічність і надійність роботи ГТУ Наприклад, при зниженні навантаження, у результаті скипання води в ПВБ, у турбіну попадає вода, що миттєво викликає велику аварію Наявність ПВБ дозволяє здійснювати статичний, низькоефективний процес випару води, із загасаючим тепловим градієнтом випару В основу винаходу поставлена задача створити таку конструкцію ГТУ-КРТ, що забезпечить зниження вартості і габаритів ГТУ-КРТ, підвищення корисної потужності й економічності роботи ГТУ Сутність винаходу полягає в тім, що в пропонованій конструкції ГТУ-КРТ відсутні дросселююче обладнання і випарний пароводяний бак Основні елементи пропонованої ГТУ-КРТ наступні газова турбіна, повітряний компресор, камера згоряння, водопідігрівач, живильний насос і видатковий бак живильної води Технологічна схема пристрою для одержання КРТ наступна У водопідігрівачі, вода при тиску значно перевищуючий тиск робочого тіла ГТУ, нагрівається до температури насичення чи нижче і надходить до проточного адіабатного парогенератора (АПГ), виконаному у виді дифузорної камери, прохідний перетин якої по ходу потоку плавно розширюється, що забезпечує утворення двухфазного (пароводяного) потоку На виході з камери АПГ паровий шар надходить безпосередньо в газохід ГТУ, а водяник - відводжувається в трубопровід зворотної води і далі за допомогою живильного насоса вода може знову бути подана у во Комп'ютерна верстка А Крулевський допідігрівач чи на утилізацію тепла і води, що відробила АПГ установлюється на газоході ГТУ, і виконаний у виді дифузора з многоканальным вихідним перетином Вхідний перетин дифузора з'єднується з трубопроводом нагрітої води, а багатоканальний вихідний перетин - ВІДПОВІДНО з'єднується каналами паровими - з газовим трактом ГТУ, водяний - із трубопроводом зворотної води Як конкретний приклад для ГТУ, виконаної за простою схемою (див Л И Слободянюк, В И Поляков Судовые паровые и газовые турбины и их эксплуатация Л , «Судостроение», 1983, С 199 201) Корисна потужність турбіни 2200кВт, початкові параметри робочого тіла Ро = 1,003МПа, t 0 = 880°С, кінцевий тиск Рк = 0,1013МПа, t B3fl = 15°С, паливо - солярова олія з уд витратою Ье = 0,346КГ/КВТ-ГОД, tyXM = 387°С При установці у вихлопному патрубку утилізаційного підігрівника води, розрахованого на пропуск води в КІЛЬКОСТІ 10% від маси повітря, подаваного компресором у камеру згоряння ГТУ, що забезпечує нагрівання води до 250°С В АПГ буде надходити живильна вода з Рпв - 4МПа і t n B = 250°С При зниженні тиску потоку в дифузорній камері до Рв = Ро - 1,005МПа вода перегрівається на 73°С, що служить причиною її інтенсивного випару Пара, що утвориться, надходячи в газопровід у процесі розширення КРТ у турбіні зробить роботу Для нашого приклада корисна потужність зростає з 2200 до 3090кВт, а КПД зростає з 0,246 до 0,352, питома витрата палива знижується з 0,346 до 0,240кг/кВт-год, що забезпечить годинну економію палива 234кг/г, а річна - буде перевищувати 1600т/рік Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Gas-turbine unit with combined working body

Назва патенту російською

Газотурбинная установка с комбинированным рабочим телом

МПК / Мітки

МПК: F02C 3/00

Мітки: тілом, газотурбінна, робочим, установка, комбінованим

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/2-58012-gazoturbinna-ustanovka-z-kombinovanim-robochim-tilom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Газотурбінна установка з комбінованим робочим тілом</a>

Подібні патенти