DE306559C

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Publication number: DE306559C
Application number: DENDAT306559D
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Description

KAISERLICHES

PAT E N T% T.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren "zum Betrieb von Verbrennungsturbinen. Das Neue und Wesentliche besteht darin,' daß der Frischladung nur so viel Frischluft zugesetzt wird, als für die Verbrennung notwendig ist, der übrige Teil der Frischladung aber aus den Auspuffgasen der Verbrennungsturbine besteht. Diese Auspuffgase enthalten Energie in zweifacher Form;

ίο einmal stehen sie infolge der nicht vollständigen Expansion unter Druck, und zweitens enthalten sie eine relativ große Wärmemenge. Der Umstand, daß sie noch nicht vollständig expandiert sind, wird nun bei der vorliegenden Erfindung mit Vorteil dazu ausgenutzt, daß die Auspuffgase in einem Regenerator das

, verdichtete Gemenge von Frischluft und den wieder zur Verwendung gelangenden Auspuffgasen anwärmen. Infolge des erhöhten Druk-

ao kes nämlich, unter welchem die beiden Wärmeaustauschmittel im Regenerator aneinander vorbeistreichen, ist der Wärmeübergang ein hoher und dadurch die Abtoärmeausnutzung der die Verbrennungsturbine verlassenden Auspüffgase wirtschaftlich. Da nun stets für die Verbrennung Frischluft und Gas eingeführt wird, so muß eine entsprechende Teilmenge der Auspuffgase vorteilhaft nach Durchstreichen des Regenerators abgeschieden werden. Dieser Teil der abgeschiedenen Auspuffgase steht aber noch unter Druck und wird deshalb in einer Niederdruckturbine ausgenutzt. Die Frischlüftladüng verbraucht eine bedeutend geringere Verdichtungsarbeit, weil nur die zur Verbrennung erforderliche Frischluft vom Atmosphärendruck auf den Druck der Verbrennungskammer zu verdichten ist. Die der Frischluft aber zugesetzten Auspuffgase sind, wie bereits oben bemerkt, bei ihrer Wiederverwendung noch nicht vollständig expandiert, und infolgedessen ist für diesen Teil der Frischladung nur die Verdichtungsarbeit von dem Expansionsdruck der Auspuffgase auf den Druck in der Verbrennungskammer erforderlich. Diese Verdichtungsarbeit wird in Gemäßheit der vorliegenden Erfindung noch dadurch herabgezogen, daß die Auspuffgase künstlich unterkühlt werden, bevor sie auf den Drück der Verbrennungskammer verdichtet werden. Nach allem Diesen ist die Verdichtungsarbeit bei dem vorliegenden Verfahren geringer als bei den bisher bekannten Verfahren. Einmal, weil die Wiederverwendung der Auspuffgase die vollständige Expansion der Auspuffgase erübrigt, zweitens ist die Verdichtungsarbeit geringer, weil das Molekulargewicht der zu verdichtenden C O₂-Verbrennungsgase größer ist als das der Frischluft, und drittens, weil die absolute Temperatur der zu verdichtenden Verbrenriungsgase durch die Unterkühlung herabgesetzt worden ist. Der große CO₂-Gehalt der Abgase äußert sich des· weiteren auch insofern, günstig, als die Ausflußgeschwindigkeit mit dem Molekulargewicht abnimmt. Es ergeben sich deshalb bei gleichem Wärmegefälle bessere Radwirkungsgra.de als bei Verfahren ' mit einem größeren Luftüberschuß. .

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

ι bezeichnet die Verbrennungskammer, 28 die Zufuhr des Frischgases, das Rohr 19 führt

ST?

die Frischluft zu. Die Verbrennungskammer wird durch einen Kühlmantel 32, 33 gekühlt. Die Verbrennungsgase selbst beaufschlagen bei ihrem Austritt aus den Dünen 2 die Schaufein 3 des Turbinenrades 31 und gelangen von dort in den Diffusor 4. An diesen Diffusor schließt sich der Regenerator 5 an. Durch die Rohre des Regenerators 5 ziehen die Auspuffgase, ohne jedoch vollständig expandiert zu sein. In den Mantelraum des Regene- - rators 5 fließt die verdichtete Frischladung.

Nach dem Durchstreichen des Regenerators 5 gelangen die Auspuffgase in den Rohrteil 6.

Dort wird ein Teil der Abgase abgezweigt und durch die Leitungen 20, 21, 22, 23 auf die Schaufeln 24 und von dort durch den Auspuffkanal 25 abgeleitet. Der größere Teil der Auspuffgase aber gelangt von dem Rohrteil 6 durch einen gewöhnlichen Kühler 7 zu ' einem zweiten Regenerator 9. Hierauf werden die Auspuffgase in einem besonderen Kühler 11 ■ unterkühlt, und die unterkühlten Auspuffgase werden nunmehr von ihrem Expansionsend-. drucke wieder auf den Druck der Verbrennungskammer 1 in dem tiefgekühlien Zustande verdichtet. Hierauf findet vorteilhaft eine Anwärmung der verdichteten Auspuffgase in dem Regenerator 9 statt. Die Auspuffgase werden nun mit der Frischluftladung vermischt, welche durch das Rohr 17 und den Verdichter 29 durch das Rohr 15 hindurchgepreßt wird. Entweder geht nun die Frischluftladung 15 mit der verdichteten Ladung der Auspuffgase durch den Mantelraum des Regenerators 5 zu der Verbrennungskammer, _y oder im Falle einer Betriebsstörung durch die Umgehungsleitung 16, 19. In der Verbrennungskammer mischt sich die Frischladung mit den Verbrennungsgasen, und das Verfahren wiederholt sich von neuem.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, in welcher Weise, wie in ders Einleitung hervorgehoben ist, der Rad wirkungsgrad infolge des erhöhten Molekulargewichtes der Verbrennungsgase erhöht werden kann, sowie des weiteren, wie der Wärmeaustausch in dem Regenerator 5 im wesentlichen besser ist, weil die Auspüffgase, welche von dem Diffusor 4 kommen, ebenso unter Druck stehen wie die durch das Rohr 35 eintreffende Frischladung, welche durch die Abwärme der Auspuffgase erwärmt werden soll. Die Spannung, mit welcher die Gase aus dem Regenerator 5 heraustreten, kann beliebig gewählt werden. Vorteilhaft ist sie ¹J₃ bis V₄-der Spannung in der Verbrennungskammer i. Der Kühler 7 kühlt die Gase auf die Außentemperatur, während die eigentliche Unterkühlung in dem Kühler 11 stattfindet. Die Wiedererwärmung der zur Frischladung verdichteten Auspuffgase in dem Regenerator 9 kann allenfalls in Fortfall kommen. Der Austritt der durch das Rohr 20 abgezweigten Auspuffgase richtet sich nach der Frischluftladung, die jeweils dem Kreislauf zugeführt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren
nungsturbinen,

zum Betrieb von Verbrendadurch gekennzeichnet,

daß die nicht vollständig expandierten Auspuffgase auf den Druck der Verbrennungskammer wieder verdichtet und der Frischluftladung zugesetzt werden.

2. Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffgase vor ihrer Wiederverdichtung unterkühlt werden.

3. Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Frischluftzusatz entsprechender Teil der Auspuffgase vor dem Wiederverdichten abgezweigt wird und durch Expansion Arbeit leistet.

4. Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht vollständig expandierten Auspuffgase ihre Wärme an die verdichtete -, Frischladung abgeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.