DE2413378A1 - Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger - Google Patents

Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger

Info

Publication number
DE2413378A1
DE2413378A1 DE2413378A DE2413378A DE2413378A1 DE 2413378 A1 DE2413378 A1 DE 2413378A1 DE 2413378 A DE2413378 A DE 2413378A DE 2413378 A DE2413378 A DE 2413378A DE 2413378 A1 DE2413378 A1 DE 2413378A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
turbine
gas turbine
cycle according
laval nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2413378A
Other languages
German (de)
Inventor
Siegfried Dipl Phys Justus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2413378A priority Critical patent/DE2413378A1/en
Publication of DE2413378A1 publication Critical patent/DE2413378A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/32Inducing air flow by fluid jet, e.g. ejector action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/60Fluid transfer
    • F05D2260/601Fluid transfer using an ejector or a jet pump

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The gas turbine is used basically but not exclusively as a motor vehicle prime mover, and does not have a downstream heat exchanger in the high temperature region. The gas turbine has downstream convergent divergent nozzle through which more than half of the working gas is passed and accelerated above sonic speed. Cold air is passed through convergent divergent nozzles held within the main nozzle in the diagram. This air is accelerated to about twice the sonic speed and cold and hot gases are mixed in the mixer. A downstream pressure is generated in a recompression unit. A decompression turbine is operated with gas drawn from the cycle. This turbine cycle can be operated with argon and a nuclear reactor.

Description

Gasturbinenkreislauf, insbesondere zum Antrieb von Automobilen. Gas turbine cycle, in particular for driving automobiles.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasturbinenkreislauf und sie ist im wesentlichen, jedoch nicht ausschließlich, gedacht als Primärantrieb von Automobilen. The invention relates to and to a gas turbine cycle is essentially, but not exclusively, intended to be the prime mover of Automobiles.

Gasturbinenkreisläufe sind hinlänglich bekannt. Betrachtet man aber bspw. den Kreislauf von Ackeret und Keller, so stellt man fest, daß aufwendige Wärmetauscher erforderlich sind. Gas turbine cycles are well known. But if you look at it For example, the cycle of Ackeret and Keller, it is found that expensive heat exchangers required are.

Wärmetauscher haben aber nicht nur den Nachteil, ein relativ großes Volumen zu beanspruchen - ein Nachteil, der auch durch eine Steigerung des Systemgasdruckes nicht wesentlich gemildert werden kann, wefl die Austauschweglänge für die Wärmeübertragung von der Prandtl-sehen Wahl Pr -- + festgelegt wird und diese nahezu druckunabhängig ist - , sondern wegen ihrer eigentlichen Aufgabe können sie. bei hohen Temperaturen auch nicht gegen diese abgeschirmt werden.But heat exchangers not only have the disadvantage of being a relatively large one Consuming volume - a disadvantage, also due to an increase in the system gas pressure cannot be significantly mitigated wefl the exchange path length for heat transfer is determined by the Prandtl-see choice Pr - + and this is almost independent of pressure is - but because of their real job they can. at high temperatures also not be shielded against this.

Aufgabe der Erfindung ist es desh ib, einen Gasturbinen= kreislauf anzugeben, der im Hochtemperaturbereich auf Wärme= tauscher verzichten kann und sehr hohe Arbeitsgastemperaturen wirtschaftlich zu erreichen gestattet. The object of the invention is therefore to provide a gas turbine cycle indicate who can do without heat exchangers in the high temperature range and very high working gas temperatures can be achieved economically.

Um die Be.schreibung nicht zu kompliziertt zu gestallten, sei der Hauptgedanke der Erfindung sogleich an Ea-nd der beige= fügten Abbildung, einem Funktionsschema,erläutert. In order not to make the description too complicated, be the Main idea of the invention immediately at Ea-nd of the attached figure, a Functional diagram explained.

Dieses Funktionsschema stellt zunächst einen Hauptkreislauf dar, der aus den Komponenten Lavaldüse (1), einem Wieder-ver= d.ichtungskörper (4), Brennkammer (5) und einer Hauptturbine (6) besteht. Dem Hauptkreislauf wird über einen ersten Kompressor (7) mit nachgeschalteten Kühler (8), einen zweiten Kompressor (9) mit nachgeschaltetem Kühler (110) und die Lavaldüse (2) Frischluft zugeführt. Der entspreehende Anteil verbrannter Luft wird über die Entladeturbine (11) aus dem System wieder entfernt. This functional diagram initially represents a main circuit, which consists of the components Laval nozzle (1), a re-sealing body (4), combustion chamber (5) and a main turbine (6). The main cycle is about a first Compressor (7) with a downstream cooler (8), a second compressor (9) with downstream cooler (110) and the Laval nozzle (2) fresh air is supplied. The corresponding The proportion of burned air is removed from the system via the discharge turbine (11) removed.

Damit läßt sich der zentrale Gedanke der Anordnun-g wiefolgt charakterisieren: Durch den Kompressor (7) werde die Frischluft auf etwas mehr als Brennkammerdruck komprimiert, der sich im wesentlichen aus der Forderung, an der Entladeturbine Cii) einen vertretbaren Wirkungsgrad zu erhalten, bestimmt und ca. 80 atm für Maximal= betrieb betragen möge. Nach Rückkühlung durch den Kühler (8) wird sie flun weiter so komprimiert - bspw. um den Faktor tO -daß sie nach Rückkühlung durch den Kühler (10) in der Lavaldüse (2) eine Überschallgeschwindigkeit erhält, die annähernd der Überschal# geschwindigkeit, die das heiße Gas in Lavaldüse (1) erreicht, bei gleichem statischen Druck gleich ist. Die Machzahl der Kalt gasüberschallströmung möge dann etwa 2 betragen, während die unvermischte Heißgasüberschallströmung etwa die Machzahl 1,1 aufweisen möge. Vermischen sich nun die Gase in der Vermischungs= strecke (3Y, so sinkt bei - von Reibungsverlusten abgesehen -gleicher Strömungsgeschwindigkeit die Temperatur des heißen Gases. The central idea behind the arrangement can thus be characterized as follows: The compressor (7) increases the fresh air to a little more than the combustion chamber pressure compressed, which essentially results from the requirement on the unloading turbine Cii) to get a reasonable efficiency, determined and about 80 atm for maximum = operation may be. After recooling through the cooler (8), it continues to flow so compressed - for example by the factor tO - that they after recooling by the cooler (10) in the Laval nozzle (2) receives a supersonic speed that is approximately The overshoot speed that the hot gas reaches in the Laval nozzle (1) is the same static pressure is the same. The Mach number of the cold gas supersonic flow may then be about 2, while the unmixed hot gas supersonic flow is about the Mach number 1.1 may have. If the gases mix in the mixing path (3Y, so at - apart from friction losses - the same flow velocity decreases the temperature of the hot gas.

Das heißt aber: Bei der Rkompression des Arbeitsgases wird ein höherer Druck erreicht, als er hinter der Hauptturbine (6) vorliegt und kann sinnvoll ungefähr den Faktor 2- erreichen, wie eine Duchrechnung der Vorgänge lehrt.This means, however, that when the working gas is compressed, it becomes higher Pressure reached when it is behind the main turbine (6) and can make sense approximately Achieve a factor of 2, as a calculation of the processes shows.

Das eigentliche Ziel der Erfindung ist nun sebstverständlich, bei kleinem Bauvolumen der Anlage einen möglichst hohen Gesamt= wirkungsgrad zu erhalten. Nach einer der Hauptgleichungen der Thermodynamik beträgt der ideale Wirkungsgrad Sei -bspw. T1 = 1600°K und T2 = 400°K gesetzt, so beträgt der ideale Wirkungsgrad = 75 %. Um die Gastemperaturen nun, die den' angegebenen zur entsprechen, realisieren zu können, wird zunächst der in der Abbildung gestrichelt gezeichnete Hilfskreis= lauf benötigt, der mittels dem Ventil (14) eine Zwangsumlaufgas= kühlung der Haupt-und Entladeturbinenrotor - und leitschaufeln, sowie des Wiederverd'ichfungskörpers (4) darstellt. - Diese.The real aim of the invention is, of course, to obtain the highest possible overall efficiency with a small installation volume. According to one of the main equations in thermodynamics, the ideal efficiency is May be -example If T1 = 1600 ° K and T2 = 400 ° K, the ideal efficiency is = 75%. In order to be able to realize the gas temperatures that correspond to the ones indicated, the auxiliary circuit shown in dashed lines in the figure is required, which by means of the valve (14) provides forced circulation gas cooling of the main and discharge turbine rotor and guide vanes, as well as of the recompression body (4). - These.

Maßnahme ist natürlich beispielhaft zu verstehen. Wenn erforderlich können weitere Komponenten durch den gezeichneten Kühlkreislauf er= faßt werden. - In den kühleren Bereichen des Hauptkreislaufes, also bspw. in de Lavaldüse (1), dem Vemischungsraum (3) und den' Wiederverdichtungskörper (4) , werden nun die druckfesten Wandungen der Komponenten mit einer Chrom-Aluminium-Eisen-Legierung ausgekleidet, von der bekannt ist, daß sie bis zu Temperaturen son 1200 ° C c gegen Luft korrosionsfest ist. Sorgt man nun gleichzeitig durch eine (bspw. waffelartige) Strukturierung und eine (zur Unterbindung einer erzwungenen Konvektion) geeignete Perforierung dafür, daß ein Spal von einigen Zebntelmillimetern zwishen korrosionsfester Legierung und Struktumaterial worliegt, so kann hierdurch eine- Absenkung der Strukturmaterialtemperatur auf vertetbare Werte erreicht werden. Diese so geschilderte Maßnahme dürfte sicherlich dor die größte Auslegungssorgfalt erfordern, wo es gilt, den Teil der Lavaldüse (2), der noch den hohen statischen Druck aufweist, gegen den Heißgasstrom der Lavaldüse (1) abzuschirmen.Measure is of course to be understood as an example. If necessary further components can be recorded through the drawn cooling circuit. - In the cooler areas of the main circuit, e.g. in the Laval nozzle (1), the mixing space (3) and the 'recompression body (4) are now pressure-resistant Walls of the components lined with a chrome-aluminum-iron alloy, which is known to be corrosion-resistant to air up to temperatures of 1200 ° C is. One now provides at the same time by a (for example waffle-like) structuring and a suitable perforation (to prevent forced convection) for that a gap of a few tenths of a millimeter between the corrosion-resistant alloy and Structural material lying on the ground, this can result in a lowering of the structural material temperature can be achieved to reasonable values. This measure outlined in this way should certainly be that require the greatest care in the design of the part of the Laval nozzle (2), which still has the high static pressure, against the flow of hot gas from the Laval nozzle (1) shield.

Die höchsten Temperaturen treten in der Brennkammer (5) auf. The highest temperatures occur in the combustion chamber (5).

Deshalb wird man diese zweckmäßig mit einer geeigneten Keramik auskleiden. Dabei kann die eben beschriehenenMaßnahme zur Verwemdung der Chrom-Al-Fe-Legierung dazu benutzt werden, die Keramik elasttisch zu lagern und' keine zu hohen Temperaturgradienten in: ihr entstehen zu lassen.This is why it is advisable to line them with a suitable ceramic. The measure just described for the alienation of the chromium-Al-Fe alloy can be used can be used to store the ceramic elastically and not to have too high temperature gradients in: to let it arise.

In den Laufschaufeln der Turbinen treten nun zusätzlich hohe Fliehkräfte auf. Deshalb wird hier daran gedach, diese bspw. High centrifugal forces now also occur in the turbine blades on. Therefore, it is considered here, for example.

aus einer Sinterchromlegierung mit geeigneter Porosität herzu= stellen. Durch diese Möglichkeit und dadurch, daß der Kompressor (l, die Frischluft auf einen höheren Druck als den statischen Druck an den Turbinenlaufschaufeln erdichtet, wird erreicht, daß Kaltluft in die Strömungsgrenzschicht der Turbinenlaufschaufeln eintritt und so die Turbinenlaufschaufeltemperatur absenkt.made of a sintered chrome alloy with suitable porosity. This possibility and the fact that the compressor (l, the fresh air on a higher pressure than the static pressure on the turbine blades is achieves that cold air enters the flow boundary layer of the turbine blades and so lowers the turbine blade temperature.

Bs versteht sich, daß auch insgesamt die beschriebenen Kühl- und Wärmabschirmmaßnahmen beispielhaft zu verstehen sind und, wenn bessere Lösungsgedanken vorliegen, durch diese ersetzt werden können. Bs it goes without saying that the described cooling and Heat shielding measures are to be understood as examples and, if so, better solutions exist, can be replaced by them.

Dader beschriebene Gasturbinenkreislauf primär zum Antrieb von Automobilen gedacht ist, ist ee, da An-tomobile- zu einem Rohen Prozentsatz. mit Teillast betrieben werden, darüber hinaus groß' Reschleunigungsfähigkeit und leichte Bremsbarkeit aufweisen müssn, selbstverständlich, dem Steuer- und Regelproblem der Anordnung große Aufmerksamkeit zu widmen. Um nun keine zu hohen Materialbeanspruchungen durch zu große Temperaturschwankungen z;ti erhalten, wird man auf die bekannte: Qualitäts- oder Gemisch= regulierung nur insoweit gegebenenfalls zurückgreifen, als es die durch die Wämeübengangskennzahlen bedingten Temperaturschwan= kungen auszugleichen gilt und im wesentlichen mit der ebenfalls bekannten Quantitäts- oder Füllungsregulierung arbeiten. Dazu ist in der Abbildung die Drossel (12) eingezeichnet, der noch zur Vermeidung einer zu starken Ans-augunterkühlung die Rückdrossel (13) zugeschaltet wurde. The gas turbine cycle described is primarily used to drive automobiles is thought to be ee as automobiles to a crude percentage. operated with partial load will have, moreover, great re-acceleration ability and easy braking must, of course, the control and regulation problem of the arrangement great attention to dedicate. In order to avoid excessive material stresses due to excessive temperature fluctuations z; ti obtained, one will rely on the well-known: quality or mixture = regulation only If necessary, fall back as far as it is based on the heat transfer key figures to compensate conditional temperature fluctuations applies and essentially with the also known quantity or filling regulation work. This is in the Figure shows the throttle (12), which is still used to avoid excessive pressure Intake subcooling the back throttle (13) was switched on.

An dieser Stelle wird nun ein sehr wichtiger Vorteil der Anordnung deutlich. Man kann sich nämlich im Prinzip einen Kreislauf - wie hinlänglich bekannt' - vorstellen, der nur aus den Komponenten (5),(7),(8),(9),(11) und t12) besteht. Unter Anwendung der aufgeführten te-chnologischen Kühl- und Wärmeabschirm= maßnahmen würde sich nämlich auch bereits damit bei Maximalbetrieb e-Tn relativ brauchbarer Wirkungsgrad ergeben. Auf Grund der Drosselungsregelung kann man nun aber davon ausgehen, daß die Leistung der Kompressoren (7)' und (9) näherungsweise proportional zum Systembezugsdruc-k, der bspw. als statischer Brennkan'merinnen= druck definiert sein mag, wird, während die Leitung der Turbiné (11) auf Grund des sich verändernden adiabatischen Gefälles überproportional zum Bezugsdruck variiert. D.h., bei Teillast geht der Wirkungsgrad stark zurück. Nicht so jedoch bei der erfindungsgemäßen Anordnung. Da nämlich die Aggregate (1),(2), (3) und (4) ein nahezu konstantes Kompressionsverhältnis liefern, wird auch die Leistung der Turbine (6) proportional zum System= bezugsdruck. Möge nun bei Maximalbetrieb das Leistungsvenältnis Turbine (6) zu Turbine (11) ungefähr eins sein, so steigt es aber bei Teillast stark an, d0h., der gute Wirkungsgrad der Anlage bleibt auch bei Teillast weitgehend erhalten. Bei diesen Über= legungen wurde davon ausgegangen, daß nur Axialkompressoren verwendet werden, wodurch in einem großen Drehzahlbereich ein hoher indizierter Wirkungsgrad bei nahezu drehzahlunabhängiger leistung' erzielbar ift. At this point there is now a very important advantage of the arrangement clear. In principle, one can create a cycle - as is well known ' - imagine, which only consists of the components (5), (7), (8), (9), (11) and t12). Using the listed technical cooling and heat shielding measures This would mean that e-Tn would already be relatively more useful even at maximum operation Result in efficiency. Due to the throttling control, however, you can now get away with it assume that the performance of the compressors (7) 'and (9) is approximately proportional to the system reference pressure, which is defined, for example, as a static combustion chamber = pressure may be, while the line of the turbine (11) due to the changing adiabatic gradient varies disproportionately to the reference pressure. That is, at part load the efficiency drops sharply. However, this is not the case with the arrangement according to the invention. Because the units (1), (2), (3) and (4) have an almost constant compression ratio supply, the output of the turbine (6) is also proportional to the system = reference pressure. May the performance ratio at maximum operation Turbine (6) closed Turbine (11) should be about one, but it rises sharply at part load, d0h., the high degree of efficiency of the system is largely retained even at part load. at Based on these considerations, it was assumed that only axial compressors were used which results in a high indexed efficiency in a large speed range achievable ift with almost no speed-independent power.

Bevor nun noch anf oiniga wesentlichen Maßnahmen, die der Abbildung nicht zu entnehmen sind, eingegangen wird, sei kurz vermerkt, daß die Abbildung natürlich keine Aussage zur detailier= ten quantitativen Festlegung der anordnung macht. Bei dem allge= meinen Bekanntheitsgrad aller verwendeten Komponenten - bei dem Rekompressionskörper (4) spätestens seit den Arbeiten von Ludwieg und Oswatitsoh ist dies aber auch nicht erforderlich. Das gleiche gilt auch für die Zahlenangaben. Eine jeweilige zweck= angepaßte Optimierung mit Grroßrechnern stellt heute keinerlei Problem' mehr dar. Before we begin oiniga essential action that the figure are not to be found, is received, it should be noted briefly that the figure Of course, no statement on the detailed quantitative definition of the arrangement power. With the general level of awareness of all components used - with the recompression body (4) at the latest since the work of Ludwieg and Oswatitsoh but this is also not necessary. The same also applies to the figures. A respective purpose = adapted optimization with mainframe computers does not represent any today Problem 'more.

Zu der Vermischungsstrecke (3) sei angeführt, daß als! primäre Vermischungskraft die wandreibungsinduzierte Turbulenz anzusehen ist. Überlagert man dem aus Lavaldüse (2) austrenden Luftstrom einen geeigneten Drall, so wird man dadurch die erforderliche Vermischungsstrefkenlän'ge reduzieren können und diese Maßnahme wird sich auch vorteilhaft auf den Wirkungsgrad der Diffusoren auswirken. Regarding the mixing section (3) it should be mentioned that as! primary mixing power the turbulence induced by wall friction is to be considered. If you superimpose the one from Laval nozzle (2) Exiting air flow a suitable swirl, so one becomes thereby the required Can reduce the length of the mixing path and this measure will also prove to be advantageous affect the efficiency of the diffusers.

Um den Kühlstrom durch die Laufschaufeln gegenüber den übrigen Kühlströmen zu erhöhen, kann man in den Turbinen den Kühlgaseintritt in die Schaufeln wie bekannt radial weiter nach innen legen als#den Austritt. To the cooling flow through the blades compared to the other cooling flows To increase the cooling gas inlet into the blades in the turbines, as is known place radially further inwards than # the outlet.

Es ist selbstverständlichr daß bei der Auslegung von Kompressor (9) und Kühler (10) darauf gachtet wird, daß keine untragbare Luftkondensation in Lavaldüse (2) auftritt. It goes without saying that when designing compressor (9) and cooler (10) care is taken that no unacceptable air condensation in Laval nozzle (2) occurs.

Bei den gebrannten Zahlenwerten können im Kühler (10) und den benachbarten Apparateteilen Drücke bis zu 800 Atmosphären auftreten. Bei der Kleinheit d'ieser Komponenten und den hier vorliegenden Maximaltemperaturen stellt dies aber kein Problem dare Aus sicherheitstechnischer Sicht kann man daran; denken, diese Komponenten in ein Stahlrohr mit-einer Verstärkung aus glasfaser= verstärktem Kunststoff und Schaumstoftauskleidung einzulagern. In the case of the burned numerical values, the cooler (10) and the neighboring Apparatus parts pressures of up to 800 atmospheres occur. With the smallness of this However, this does not represent components and the maximum temperatures present here Problem dare From a safety point of view, one can think of it; think these components in a steel tube with a reinforcement made of fiberglass = reinforced Store plastic and foam lining.

Letztere Maßnahme ist selbstverständlich auch auf alle- anderen Komponenten anwendbar, wenn: man dabei die erforderlichen Kühluns= maßnahmen nicht außer Acht läßt.The latter measure is of course also applicable to all other components Applicable if: the necessary cooling measures are not disregarded leaves.

Daß der Rekompressionskörper (4) in der Abbildung im Diffusor= teil mit verjüngender Innenbegrenzung dargestellt ist, ist ledigliR aus Übersicht'lichkeitsgründen geschehen. In der Praxis wird man wahrsheinlich diesen Diffusor mit Außenwanderweiterung auslegen. That the recompression body (4) in the figure in the diffuser = part is shown with a tapering inner delimitation, is only for reasons of clarity happen. In practice, you will most likely use this diffuser with an external extension interpret.

In der Atbildung ist der Luftdurchtritt so dargestellt, daß Frischluft bei (12) ein- und das Abgas bei (15) austritt. Um aus Korrosionsgründen mit kleineren Luftüberschußzahlen arbeiten zu können, kann man daran denken, einen Teil des Abgases über einen Kühler von (15) nach (12) rückzuführen. Es sei hier noch angeführt, daß (15) eine Anfahrdrossel darstellt. In the Atbildung the air passage is shown so that fresh air at (12) and the exhaust gas exits at (15). To avoid corrosion with smaller To be able to work with excess air, one can think of a part of the exhaust gas fed back via a cooler from (15) to (12). It should be noted here that (15) represents a starting throttle.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß es sinnvoll s'ein kann, den Kompressor (7) in zwei Einheiten aufzuspalten und mit einem Zwischenkühler zu versehen. Auch diese Möglichkeit wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Abbildung nicht dargestellt. It should also be noted that it can be useful to use the compressor (7) Split into two units and provide an intercooler. Even this option has not been shown in the figure for reasons of clarity shown.

Durch die vorletzte Maßnahme kann die Anordnung auch zu einem geschlossenen Kreislauf umgestaltet werden, wenn es gelingt, für die Brennkammer (5) eine geeignete andere Wärmequelle, bspw. einen Kernreaktor, zu finden, die geeignete Wärmeübergangseigenschaften besitzt. Als' Arbeitsgas kann dann wird Argon verwendet werden. As a result of the penultimate measure, the arrangement can also become a closed one Circuit can be redesigned if it is possible to find a suitable one for the combustion chamber (5) other heat source, e.g. a nuclear reactor, to find the appropriate heat transfer properties owns. Argon can then be used as the working gas.

Der Widerspruch zu den eingangs angeführten Bemerkungen über Wämetauscher kann hier dadurch gemildert werden, daß im Gegensatz zu Rekuperatoren hier eine Druckanpassung zwischen Primär- und Sekundärseite möglich ist und Großeinheiten wie Kernreaktoren auch den Einsatz seltener Metalle wie molybdän rechtfertigen.The contradiction to the above-mentioned remarks about heat exchangers can be mitigated here by the fact that, in contrast to recuperators, here a Pressure adjustment between primary and secondary side is possible and large units how nuclear reactors also justify the use of rare metals such as molybdenum.

In diesem Zusammenhang sei der Hinweis erlaubt, daß zu einer Überbewertung jedoch sicherlich kein Anlaß besteht, da die Ausführungen lediglich einen eventuellen Vorteil gegenüber Alternativkonzepten für Spitzenlastkraftwerke aufzeigen.In this context, it is permissible to point out that this leads to an overestimation however, there is certainly no reason, as the explanations are merely a possible one Show advantage over alternative concepts for peak load power plants.

Abschließend sei zu dem Kreislauf mit innerer Verbrennung noch angeführt, daß die erfindungsgemäße Anordnung hier sicherlich ein hochwertiges Luftfiltersystem erforderlich macht, was aber für den gegenwärtigen Stand der Technik keinerlei Problem darstellt und möglicherweis'e kann dieses System sinnvoll mit einem Ansaug= Schalldämpfer kombiniert werden. Finally, with regard to the cycle with internal combustion, that the arrangement according to the invention here is certainly a high-quality air filter system Requires, but this is no problem for the current state of the art represents and possibly this system can be useful with an intake = silencer be combined.

Claims (12)

Ansprüche Expectations Ii. G,asturbinenkreislauf - im wesentlichen, aber nicht # ausschließlich zum Antrieb von Automobilen - , d a d u -r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß hinter einer Turbine (6) relativ geringer Dekompression mehr als die Hälfte des Arbeitsgases einer Lavaldüse (1í) zugeführt und auf eine Machzahl geringfügig über 11 beschleunigt wird, durch eine oder mehrere in Lavaldüse (1) eingebettete Lavaldüsen (2) kaltes Arbeitagas mit nahezu der gleichen Ge.schwindigkeit, nahezu dem gleichen statischen Druck, aber einer Machzahl um 2 eingebracht Wird, in einem Vermiscer (3) vermischt wird, so' daß bei einer anschließenden Rekompression mittels eines Rekompressionskörpers (4) ein Gesamtgasdruck entsteht, der größer ist als der Gesamtgasd'ruck hinter Turbine (6) und durch eine der Turbine (6) nachgeschaltete Entladeturbine (11) dem Kreislauf soviel Gas im stationären Betrieb entnommen wird, wie ihm an Kaltgas in der, gleichen Zeiteinheit zugeführt wird. Ii. G, a turbine cycle - essentially, but not # exclusively to drive automobiles - that is behind a turbine (6) relatively low decompression more than half of the Working gas fed to a Laval nozzle (1í) and slightly above a Mach number 11 is accelerated by one or more Laval nozzles embedded in Laval nozzle (1) (2) cold working gas at almost the same speed, almost the same static pressure, but a Mach number around 2, is introduced into a vermiscer (3) is mixed, so 'that in a subsequent recompression by means of a Recompression body (4) creates a total gas pressure which is greater than the total gas pressure behind the turbine (6) and through an unloading turbine connected downstream of the turbine (6) (11) as much gas is withdrawn from the circuit in stationary operation as it is on Cold gas is supplied in the same time unit. 2. Gasturbinenkreislauf nach Anspruch 1, adurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas Luft ist, die Frischluft durch eine Drosselregelung (12) und gegebenenfalls (13), die Kompressoren (7),(9) und die Kühler (8),(10) der Lavaldüse (2) des Anspruches 1 zugeführt wird und hinter dem Rekompressions= körper (4) die Brennkammer (5) angeordnet wird. 2. Gas turbine cycle according to claim 1, characterized in that the working gas is air, the fresh air by a throttle control (12) and possibly (13), the compressors (7), (9) and the coolers (8), (10) of the Laval nozzle (2) of claim 1 is fed and the combustion chamber (5) is arranged behind the recompression body (4) will. 3. Gasturbinenkreislauf nach Anspruch 1l, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas nicht Luft - sondern bapw. Argon - ist, die Brennkammer (5) durch einen Wärmetauscher - bspw. einen Kernreaktor - ersetzt wird und der Kreislauf unter Beibehaltung der Kompressoren und Kühler von Anspruch 2 dadurch umgestaltet wird, daß» über einen Kühler das Arbeitsgas von (1-5) nach (12) rückgeführt wind. 3. Gas turbine cycle according to claim 1l, characterized in that that the working gas is not air - but bapw. Argon - is through the combustion chamber (5) a heat exchanger - for example a nuclear reactor - is replaced and the cycle below Retaining the compressors and coolers of claim 2 is redesigned that »the working gas from (1-5) to (12) is recirculated via a cooler. 4. Gasturbinenkreislauf nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3, daurch gekennzeichnet, daß die Turbinenlaufschaufeln nicht nur durch einen Hilfsgaskreislauf gekühlt werden, sondern auch aus einem Metall geeigneter Porositä'tt bspw. einer Sinter= chrombasislegierung bestehem und durch den Kaltgasdurchtritt eine weitere Kühlung erfahren.4. Gas turbine cycle according to claims 1 and 2 or 3, daurch characterized in that the turbine blades not only through an auxiliary gas circuit be cooled, but also made of a metal of suitable porosity, for example Sinter = chrome-based alloy and another one through the passage of cold gas Experience cooling. 5. Gasturbindenkreislauf nach wenigstens 2' der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kaltgasstrom in Lavaldüse (2) ein Drall überlagert wird.5. gas turbine cycle according to at least 2 'of the preceding claims, characterized in that a swirl is superimposed on the cold gas flow in Laval nozzle (2) will. 6. Gasturbinenkreislauf nach wenigstens 2 der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturmaterialien in den Heißgasbereichen durch eine korrosionsfeste Legierung aus bspw. Chrom-Al-Fe mit Perforierung und einer Gaszwischen= schicht von einigen Zchntelmillimetern gegen die hohen Temperaturen abgeschirmt werden.6. Gas turbine cycle according to at least 2 of the preceding claims, characterized in that the structural materials in the hot gas areas through a corrosion-resistant alloy made of, for example, chromium-Al-Fe with perforation and a Gas intermediate layer of a few tenths of a millimeter against the high temperatures be shielded. 7. Gasturbinenkreislauf naeh wenigstens 2 der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die;Brennkammer (5) zusätzlich mit Keramik ausgekleidet wird.7. Gas turbine cycle according to at least 2 of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (5) is additionally lined with ceramic will. S-. Gasturbinenkreislauf nach wenigstens 2 der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die turbinen (6) und (11') sowie die Kompressoren (7) und (97 so ausgelegt sind, daß sie in einem weitem Drehzahlbereich nahezu leistungsunabhängig sind und mittels der Drosselventile (12) und gegebenenfalls (13) eine Drosselungs-, Quantitäts- oder Füllungsregulierung aufweisen.S-. Gas turbine cycle according to at least 2 of the preceding claims, characterized in that the turbines (6) and (11 ') and the compressors (7) and (97 are designed so that they are almost independent of power over a wide speed range are and by means of the throttle valves (12) and possibly (13) a throttling, Have quantity or filling regulation. 9. Gasturbinenkreislauf nach wenigstens 2 der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (7) in wenigstens 2 Einheiten mit Zwischenkühler aufgespalten wird.9. Gas turbine cycle according to at least 2 of the preceding claims, characterized in that the compressor (7) is in at least 2 units with an intercooler is split up. 10.Gasturbinenkreislauf nach wenigstens zwei der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekompressions= körper (4) einen Schrägstoßüberschallverdichtungskopf un einen Diffusor umfaßt.10. Gas turbine cycle according to at least two of the preceding claims, characterized in that the recompression body (4) has an oblique shock supersonic compression head un includes a diffuser. 11.Gasturbinenkreislauf wenigstens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Kühler ein Til der Abgase von (15) nach (12) zurückgeführt wird, um die Luftüberschußzahl zu verkleinern.11. Gas turbine circuit according to at least claim 2, characterized in that that a til of the exhaust gases from (15) to (12) is returned via a cooler, to reduce the excess air ratio. 12.Gasurrbinenkreislauf nach wenigstens. 2 der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus Sicherheitsgründen die unter hohem Druck stehenden Komponenten in ein Stahlgehäuse oder dergleichen' und/oder glasfaserverstärkem Kunststoff mit einer Schaumsoffauskleidung oder dergleichen eingebettet werden.12. Gas bucket cycle after at least. 2 of the preceding claims, characterized in that, for safety reasons, the under high pressure Components in a steel housing or the like 'and / or glass fiber reinforced plastic be embedded with a foam lining or the like. L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE2413378A 1974-03-20 1974-03-20 Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger Pending DE2413378A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2413378A DE2413378A1 (en) 1974-03-20 1974-03-20 Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2413378A DE2413378A1 (en) 1974-03-20 1974-03-20 Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2413378A1 true DE2413378A1 (en) 1975-10-02

Family

ID=5910628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2413378A Pending DE2413378A1 (en) 1974-03-20 1974-03-20 Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2413378A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7713255A (en) * 1976-12-02 1978-06-06 Bbc Brown Boveri & Cie PROCEDURE FOR CONTROLLING A POWER INSTALLATION WITH A GAS TURBINE GROUP AND DEVICE FOR PERFORMING THE PROCEDURE.
WO2000060226A1 (en) * 1999-04-06 2000-10-12 Branko Stankovic Brayton or brayton-rankine combined cycle with hot-gas recirculation and inverse mixing ejector
WO2022048094A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-10 李华玉 Method for reducing and utilizing heat transfer temperature difference in heat absorption process
EP4194693A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-14 Nalin Walpita An energy conversion system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7713255A (en) * 1976-12-02 1978-06-06 Bbc Brown Boveri & Cie PROCEDURE FOR CONTROLLING A POWER INSTALLATION WITH A GAS TURBINE GROUP AND DEVICE FOR PERFORMING THE PROCEDURE.
WO2000060226A1 (en) * 1999-04-06 2000-10-12 Branko Stankovic Brayton or brayton-rankine combined cycle with hot-gas recirculation and inverse mixing ejector
WO2022048094A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-10 李华玉 Method for reducing and utilizing heat transfer temperature difference in heat absorption process
EP4194693A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-14 Nalin Walpita An energy conversion system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10236294A1 (en) Gas supply control device for compressed air energy storage plant, has bypass line used instead of main line in emergency operating mode
DE10236324A1 (en) Turbine blade cooling method for gas storage power plants, involves allowing cooling gas into turbine recuperator at predetermined temperature in fresh gas path, at standard operating conditions
EP1084327A1 (en) Gas turbine and method for cooling a turbine stage
DE112011102931T5 (en) Compressor return in annular volume
DE10116643A1 (en) Lifting piston internal combustion engine has device for recirculation of exhaust gas that is added to charging air on pressure side of compressor and upstream of charging air cooler
DE7529221U (en) DEVICE FOR CHARGING A COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR A DIESEL ENGINE
WO1982002740A1 (en) Method for increasing the flow density of heat exchangers traversed at a high speed by a least one gaz,and heat exchanger device for implementing such method
EP0397768B1 (en) Turbine for an exhaust gas turbocharger
DE10223876A1 (en) Compressor, for the turbo charger of an IC motor, has a covering ring at the compressor wheel, radially around the wheel paddles, to form tunnel air flow channels between the paddles between the ring and the hub
DE60117494T2 (en) Cooling system for gas turbine stator nozzles
WO1998013584A1 (en) Method of compensating pressure loss in a cooling air guide system in a gas turbine plant
DE2413378A1 (en) Gas turbine for motor vehicles - has laval nozzle and a pressure reducing turbine but no heat exchanger
DE3121341A1 (en) Exhaust gas piping system between a multiple-cylinder internal combustion engine supercharged on the back pressure principle and an exhaust turbocharger
EP0939198B1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE2200102C3 (en) Device for generating a working gas flow
DE2537308A1 (en) TURBOCHARGER COMPRESSORS
DE102010003236A1 (en) Supercharged internal combustion engine has cylinder head and turbine, where cylinder head has cylinder and exhaust pipe for discharging exhaust gases from cylinder, in which turbine is arranged
DE102016200891B4 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor and method for operating such an internal combustion engine
DE826805C (en) Gas turbine plant
DE693277C (en) Method for regulating the charging air pressure in internal combustion engines with exhaust gas gyro fans
DE102016225055B4 (en) Exhaust system with cooling device for an internal combustion engine
AT216838B (en) Twin-flow turbine air jet engine
AT151548B (en) Method for regulating the charging air pressure in internal combustion engines.
DE202022105838U1 (en) combustion engine
DE2443362A1 (en) GAS TURBINE WITH HEAT EXCHANGER

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee