<Desc/Clms Page number 1>
"Installation motrice avec turbine à gaz chaud"
L'installation type comporte une turbine mo- trice à un ou plusieurs étages de détente$ comportant chacun un ou plusieurs étages de vitesse avec chambre de combustion à chaque étage de détente.
A la turbine motrice sont adjoints : un turbo- compresseur, un turbo-aspirateur, un échangeur de tempes rature à contre-courante une chambre de refroidissement à injection d'eau. Les turbo-compresseur et turbo-aspira- teur peuvent être actionnes par la turbine motrice prin- cipale ou par des moteur auxiliaires.
<Desc/Clms Page number 2>
La turbine peut nepas comporter tous les élé- ments adjoints indiqués ci-dessus.
La combustion dans les chambres peut être obtenue avec emploi de combustibles : solides (en mor- ceaux ou pulvérisés), liquides ou gazeux.
Le processus général est le suivant : le tur- bo-compresseur aspire de l'air atmosphérique et le refou- le comprimé à l'entrée de l'échangeur de température.
Cet échangeur est parcouru à contre-courant par les gaz sortant de la dernière roue. L'air comprimé réchauffé sortant de l'échangeur est conduit à la première chambre de combustion où sa température est relevée par le com- bustible injecté dans cette chambre.
Les gaz chauds sortant de cette chambre passent dans des ajutages détendeurs et actionnent ensuite une ou plusieurs roues d'action en un ou plusieurs étages de vitesse.
Les gaz arrivent ensuite dans une deuxième chambre où ils sont réchauffés par une nouvelle combustion; ils passent dans des ajutages détendeurs et actionnent en- suite de nouvelles roues d'action.
Et ainsi de suite jusqu'à la dernière roue, au sortir de laquelle les gaz traversent l'échangeur de tem- pérature.'
A la sortie de l'échangeur, les gaz passent dans une chambre de refroidissement à injection d'eau et, de là, arrivent à l'entrée du turbo-aspirateur dont la sortie les évacue finalement à l'air libre:
Dans les installations à un étage de détente et deux étages de vitesse, les deux roues peuvent être so-
<Desc/Clms Page number 3>
lidaires de deux arbres tournant à des vitesses différen- tes, ces arbres étant concentriques ou en prolongement.
Cela permet d'avoir un meilleur rendement périphérique des roues on peut profiter de ce dispositif pour avoir, par exemple, un des arbres comme arbre moteur principal, l'autre arbre comme moteur conduisant les services auxi- liaires : turbo-compresseur et turbo-ventilateur. On peut avoir, ainsi, des vitesses particulièrement favorables aux organes accouplés aux roues. Les deux arbres peuvent être reliés entre eux par engrenages pour transférer de la puissance de l'un à l'autre.
Pour des installations de faible puissance on peut substituer au turbo-compresseur et au turbo-aspira- teur des compresseurs ou aspirateurs à palettes.
L'emploi conjugué d'un turbo-compresseur et d' un turbo-aspirateur a l'avantage de permettre un très grand rapport entre les pressions d'entrée et de sortie et, par suite, une grande chute de température, celà tout en maintenant les roues à température raisonnable,
EMI3.1
L'emploi du turbo-aspirateurpermet d'avoir des frottements de roue très réduits, celles-ci tournant dans du gaz chaud à faible pression.
On obtient ainsi facilement d'excellents ren- dements avec des vitesses, des pressions et des tempéra- tures très industriellement réalisables et donnant toute sécurité de marche.
Dans le cas d'importantes stations centrales électriques ou de propulsion de navires, on peut avanta- geusement employer des turbines motrices à des vitesses bien appropriées à la production du courant ou à l'action-
<Desc/Clms Page number 4>
nement des hélices et avoir des groupes auxiliaires à très grande vitesse actionnant les turbo-compresseurs et les turbo-aspirateurs; les moteurs de ces groupes au- xiliaires pouvant être eux-mêmes des turbines à combus- tion.
Lorsque la pression d'un des étages de détente est voisine de la pression atmosphérique, la combustion peut être faite dans un foyer indépendant dont les pro- duits de combustion arrivent dans la chambre de distribu- tion.
L'installation peut être prévue pour utiliser des gaz chauds résiduels d'opérations diverses tels que : fumées de fours, de chaudières, gaz de hauts-fourneaux et de fours à coke, échappement de acteurs à explosion ou à combustion, etc...
Dans des installations où les circonstances lo- cales amènent à désirer l'emploi d'un échangeur de tempéra- ture de dimensions réduites, ou même, sa suppression to- tale, on peut avantageusement employer comme turbo-compres- seur un appareil sans refroidissement, donnant à sa sortie de l'air comprimé à une température au moins égale à cel- le d'une compression adiabatique.
Voici quelques exemples de types d'installations a) Installation à une chambre de combustion à 8 kgs. de pression, avec détente unique et deux étages de vitesse. L'installation comportant un turbo-compresseur et un turbo-aspirateur, chacun dans le rapport par exem- ple, de 1 à 8, la détente se fera dans le rapport de 8. x 8 = 64. b) Installation avec combustion à 8 kgs. de
<Desc/Clms Page number 5>
pression, détente unique un ou deux étages de vitesse;
l'installation comportant seulement un turbo-compresseur. c) Installation avec combustion à la pression atmosphérique dans un foyer quelconque, détente unique, l'installation comportant seulement un turbo-aspirateur et un ou deux étages de vitesse. d) Installation comme c) utilisant comme com- bustible, les gaz disponibles d'un haut-fourneau de 200 tonnes par 24 heures, après prélèvement du gaz nécessaire au réchauffage de l'air du haut-fourneau, permettant de disposer d'une puissance d'environ 5000 chevaux.
e) Installation utilisant des gaz chauds pro- venant d'autres appareils et comportant seulement un turbo- aspirateur, détente unique, un ou deux étages de vitesse,
Une telle installation appliquée à un gros mo- teur Diesel à alimentation normale permet un supplément gratuit de force pouvant atteindre de 30 à 50 % de la puis- sance du moteur suivant les pressions et la température de l'échappement.
S'il s'agit d'un moteur Diesel avec surpresseur d'alimentation, on peut obtenir gratuitement la même aug- mentation de puissance, Moût en actionnant le surpresseur par la turbine. f) Installation comportant un foyer dont on peut soustraire une portion des calories à une température suffisamment élevée pour actionner dans de bonnes condi- tions une turbine à gaz chaud, tel par exemple, installa- tion conjuguée à ungénérateur de vapeur et combinée comme suit : suit :
Une chaudière avec foyer type usuel comporte,
<Desc/Clms Page number 6>
sur le parcours des gaz sortant du foyer : les tubes ou la surface de tôles dites de "coups de feu", le sur- chauffeur de vapeur, l'entrée à la turbine, les tuyères de détente, la ou les roues motrices, un échangeur de température réchauffant l'eau d'alimentation ou l'air alimentant le foyer, une chambre de refroidissement à injection d'eau, le turbo-aspirateur, la cheminée d'é- vacuation à l'air libre.
Une telle installation diminue de peu;,la production de vapeur d'une chaudière usuelle quiutilise- rait la même combustion et permet de produire, en surplus, avec la turbine à gaz chaud., environ 1 cheval-heure par kg.de charbon brûlé.
Lorsqu'on emploi des pressions ou températures initiales élevées, on peut pour éviter d'avoir des vites- ses ou des températures excessives à l'entrée des aubes employer un des moyens suivants :
Injecter de l'eau atomisée dans les gaz déten- dus avant leur entrée dans la roue.
Mélanger les gaz détendus avec une certaine quantité de gaz à pression sensiblement équivalente et à température notablementplus basse que celle des gaz dé- tendus.
On peut employer l'un ou l'autre ou l'un et l'autre de ces deux moyens.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"Power plant with hot gas turbine"
The typical installation comprises a motor turbine with one or more expansion stages $ each comprising one or more speed stages with a combustion chamber at each expansion stage.
Added to the power turbine are: a turbo-compressor, a turbo-aspirator, a counter-current temperature exchanger, a water injection cooling chamber. The turbo-compressor and turbo-aspirator can be driven by the main power turbine or by auxiliary engines.
<Desc / Clms Page number 2>
The turbine may not have all of the add-ons listed above.
Combustion in the chambers can be obtained with the use of fuels: solid (in pieces or pulverized), liquid or gas.
The general process is as follows: the turbo-compressor sucks in atmospheric air and delivers it compressed to the inlet of the heat exchanger.
This exchanger is traversed against the current by the gases leaving the last wheel. The heated compressed air leaving the exchanger is led to the first combustion chamber where its temperature is measured by the fuel injected into this chamber.
The hot gases leaving this chamber pass through pressure reducing nozzles and then actuate one or more action wheels in one or more stages of speed.
The gases then arrive in a second chamber where they are reheated by a new combustion; they pass through regulator nozzles and then actuate new action wheels.
And so on until the last wheel, at the end of which the gases pass through the temperature exchanger. '
At the outlet of the exchanger, the gases pass into a water injection cooling chamber and, from there, arrive at the inlet of the turbo-aspirator, the outlet of which finally evacuates them into the open air:
In installations with one expansion stage and two speed stages, the two wheels can be so-
<Desc / Clms Page number 3>
links of two shafts rotating at different speeds, these shafts being concentric or in extension.
This makes it possible to have a better peripheral efficiency of the wheels. We can take advantage of this device to have, for example, one of the shafts as the main motor shaft, the other shaft as the motor driving the auxiliary services: turbo-compressor and turbo- fan. It is thus possible to have speeds which are particularly favorable to members coupled to the wheels. The two shafts can be linked together by gears to transfer power from one to the other.
For low power installations, the turbo-compressor and the turbo-aspirator can be replaced by compressors or vane vacuum cleaners.
The combined use of a turbo-compressor and a turbo-aspirator has the advantage of allowing a very high ratio between the inlet and outlet pressures and, consequently, a great drop in temperature, this while keeping the wheels at a reasonable temperature,
EMI3.1
The use of the turbo-vacuum allows to have very reduced wheel friction, the latter rotating in hot gas at low pressure.
Excellent yields are thus easily obtained with speeds, pressures and temperatures which are very industrially achievable and give complete operating safety.
In the case of large power stations or ship propulsion stations, it is advantageously possible to employ power turbines at speeds well suited to the production of current or to the action.
<Desc / Clms Page number 4>
the propellers and have auxiliary units at very high speed operating the turbo-compressors and turbo-vacuums; the engines of these auxiliary groups may themselves be combustion turbines.
When the pressure of one of the expansion stages is close to atmospheric pressure, combustion can be carried out in an independent furnace, the combustion products of which arrive in the distribution chamber.
The installation can be designed to use residual hot gases from various operations such as: smoke from furnaces, boilers, gases from blast furnaces and coke ovens, exhaust from explosion or combustion actors, etc.
In installations where local circumstances make it desirable to use a temperature exchanger of reduced dimensions, or even to eliminate it altogether, it is advantageously possible to use an appliance without cooling as a turbo-compressor. , giving its outlet compressed air at a temperature at least equal to that of adiabatic compression.
Here are some examples of types of installations a) Installation with a combustion chamber at 8 kgs. pressure, with single trigger and two stages of speed. The installation comprising a turbo-compressor and a turbo-aspirator, each in the ratio for example, from 1 to 8, the expansion will be done in the ratio of 8. x 8 = 64. b) Installation with combustion at 8 kgs. of
<Desc / Clms Page number 5>
pressure, single expansion one or two speed stages;
the installation comprising only one turbo-compressor. c) Installation with combustion at atmospheric pressure in any fireplace, single expansion, the installation comprising only a turbo-aspirator and one or two speed stages. d) Installation as c) using as fuel, the gases available from a blast furnace of 200 tonnes per 24 hours, after sampling the gas necessary for reheating the air in the blast furnace, making it possible to have a power of about 5000 horsepower.
e) Installation using hot gases from other devices and comprising only a turbo-aspirator, single expansion, one or two speed stages,
Such an installation applied to a large diesel engine with normal supply allows a free additional force which can reach 30 to 50% of the engine power depending on the pressures and the temperature of the exhaust.
In the case of a Diesel engine with a feed booster, the same increase in power can be obtained free of charge, Mash, by operating the booster via the turbine. f) Installation comprising a fireplace from which a portion of the calories can be subtracted at a temperature high enough to operate a hot gas turbine under good conditions, such as, for example, an installation combined with a steam generator and combined as follows: follows:
A boiler with a standard fireplace comprises,
<Desc / Clms Page number 6>
on the path of the gases leaving the hearth: the tubes or the surface of so-called "gunshots", the steam superheater, the inlet to the turbine, the expansion nozzles, the driving wheel (s), a temperature exchanger for heating the feed water or the air supplying the fireplace, a water injection cooling chamber, the turbo-aspirator, the exhaust chimney to the open air.
Such an installation decreases slightly; the production of steam from a conventional boiler which would use the same combustion and make it possible to produce, in addition, with the hot gas turbine., About 1 horse-hour per kg of coal burned. .
When using high initial pressures or temperatures, one of the following means can be used to avoid having excessive speeds or temperatures at the inlet of the blades:
Inject atomized water into the gases released before they enter the impeller.
Mix the expanded gases with a certain quantity of gas at substantially equivalent pressure and at a considerably lower temperature than that of the expanded gases.
One or the other or both of these two means can be used.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.