DE868806C - Gas turbine plant partially working in a cycle - Google Patents
Gas turbine plant partially working in a cycleInfo
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- DE868806C DE868806C DEB14359A DEB0014359A DE868806C DE 868806 C DE868806 C DE 868806C DE B14359 A DEB14359 A DE B14359A DE B0014359 A DEB0014359 A DE B0014359A DE 868806 C DE868806 C DE 868806C
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
- F02C1/08—Semi-closed cycles
Description
Teilweise im Kreislauf arbeitende Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf teilweise im Kreislauf arbeitende Gasturbinenanlagen derjenigen Art, bei der ein Teil des arbeitenden Mediums beständig aus dem Kreislauf ausgeschieden und eine entsprechende Luftmenge in den Kreislauf eingeführt wird, und zwar mittels mindestens eines Ladeverdichters für atmosphärische Luft.Gas turbine plant partially operating in a cycle. The invention refers to partially recirculating gas turbine systems of those Type in which part of the working medium is constantly eliminated from the cycle and a corresponding amount of air is introduced into the circuit, by means of at least one charge compressor for atmospheric air.
Es sind bereits teilweise im Kreislauf arbeitende Gasturbinenanlagen bekannt, bei denen das arbeitende Medium des geschlossenen Kreislaufteils entweder aus den gegebenenfalls gefilterten Verbrennungserzeugnissen oder aus reiner Luft besteht.There are already partially circulating gas turbine systems known in which the working medium of the closed circuit part either from the combustion products, which may have been filtered, or from pure air consists.
Im ersten Fall sind die Verbrennungsgase des Verbrennungsraum#es mit dem Kühlmedium gemischt, um das endgültige Arbeitsmittel zu bilden, welches auf diese Weise durch Mischung der heißen Gase mit den kühlen Gasen erwärmt wird. Diese Lösung hat den Nachteil, daß es schwierig ist, eine große Menge des Gases zu filtern, selbst bei Verwendung von komplizierten und umständlichen Filteranlagen, so daß die Elemente des gleschlossenen Kreislaufes beschmutzt und zerstört werden.In the first case, the combustion gases from the combustion chamber are # es with mixed with the cooling medium to form the final working fluid which is on heated in this way by mixing the hot gases with the cool gases. These Solution has the disadvantage that it is difficult to filter a large amount of the gas, even when using complicated and cumbersome filter systems, so that the elements of the closed cycle are polluted and destroyed.
In dem zweiten Fall besteht das Medium in dem geschlossenen Kreislauf aus reiner Luft, die von den Verbrennungsgasen getrennt ist und durch Wärmeleitun- erhitzt wird ' beispielsweise in Kanä,len, deren entgegengesetzte Oberfluche in Kontakt mit den heißen Gasen steht. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Erhitzerkanäle schwer herzustellen sind, den hohen Temperaturen keinen ausreichenden Widerstand leisten und von den Verbrennungsgasen beschmutzt werden.In the second case, the medium in the closed circuit composed of pure air, which is separated from the combustion gases and is heated by Wärmeleitun- ', for example, in Kanae, len, whose opposite upper curse is in contact with the hot gases. This solution has the disadvantage that the heater ducts are difficult to manufacture, do not offer sufficient resistance to the high temperatures and are contaminated by the combustion gases.
Die vorliegende Erfindung schafft nun eine teilweise im Kreislauf arbeitende Gasturbinenanlfage, in der das arbeitende Medium in den Erhitzer in zwei parallelen Schichten eintritt, welche rniteinander in Kontakt bleiben, wobei die erste Schicht dadurch erhitzt wird, daß Brennstoff in ihr verbrannt wird, und die zweite Schicht durch strahlende Wärmeübertragung erhitzt wird, und zwar durch geeignete Oberflächen, die in der erwähnten zweiten Schicht parallel zu ihrer Strömung angeordnet werden und die strahlende Hitze der ersten Schicht absorbieren, ohne mit dieser ersten Schicht in Verbindung zu stehen. Dabei besteht das Arbeitsmittel des geschlossenen Kreislaufes aus reiner Luft oder aus einem Gemisch von Luft und Verbrennungsgasen, die zum Teil bereits gefiltert sind und zu einem kleinen Teil in einer Nebenleitung gefiltert werden, bevor sie in den geschlossenen Kreislaufteil eintreten.The present invention now provides a partially closed loop working gas turbine plant, in which the working medium in the heater in two parallel layers, which remain in contact with one another, with the first layer is heated by burning fuel in it, and the second layer is heated by radiant heat transfer, specifically by suitable Surfaces arranged in the mentioned second layer parallel to their flow and absorb the radiant heat of the first layer without using this first layer to communicate. The working equipment consists of the closed Cycle of pure air or a mixture of air and combustion gases, some of which have already been filtered and a small part in a secondary line be filtered before they enter the closed circuit part.
Andere Zwecke der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausfährungsbeispieles nebst den zugehörigen Zeichnungen zu ersehen, welche zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.Other purposes of the invention will be apparent from the description below of the embodiment example together with the associated drawings to see which two Show embodiments of the invention.
Abb. i der Zeichnung zeigt schematisch das erste Ausführungsbeispiel; Abb. 2 zeigt einen abgewickelten Querschnitt der Erhitzerflächen nach Abb. i, und Abb. 3 zeigt schematisch das zweite Ausf ührungsbeispiel.Fig. I of the drawing shows schematically the first embodiment; Fig. 2 shows a developed cross section of the heater surfaces according to Fig. I, and Fig. 3 shows schematically the second embodiment.
Das erste Ausf.ührungsbeispiel nach Abb. i zeigt eine teilweise im Kreislauf arbeitende Gasturbinenanlage, bei welcher der Luftladekompressor i, der Kreislaufverdichter 2, die Kreislaufturbine 3, die offene Abgasturbine 4 und die zu betreibende Maschine 5 auf derselben Welle angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anlage mit einer einzigen Welle beschränkt, beispielsweise kann die zu betreibmende Maschine mit ein oder mehreren Turbinen auf einer besonderen Welle an-, ge -ordnet werden. Das Medium, welches aus der Kreislaufturbine 3 mit einem Druck austritt, der normalerweise höher als Atmosphärendruck ist, besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus reiner Luft. Sie geht durch eine Leitung 6, einen Wä#rmeaustanscher 7 und einen Kühler 8 und wird durch den Kreislaufverdichter 2 wieder auf den Arbeitsdruck komprimiert, zusammen * mit der Luft, die von dem Luftladekompressor i geliefert und durch einen Kühler 9 geleitet ist.. Das Medium, das von dem Kreislaufverdichter2 geliefert ist, durchstrümt den Wärmeaustauscher 7, wo es durch die Austrittsgase der Kreislaufturbine 3 erhitzt wird. Darauf wird es durch die Leitung io abgeleitet und in zwei Teile geteilt. Der erste Teil, der aus reiner,-Luft besteht, tritt in die Verbrennungskanimer i i, um die Verbrennung des Brennstoffes aufrechtzuerhalten. Der zweite Teil, der ebenfalls aus reiner Luft besteht, bildet die Strömung uni den ersten Teil. Das Medium, welches durch den Strahlungswärmeerhitzer 21 fließt, bildet so zwei parallele Schichten, die miteinander in Berührung bleiben. Dabei wird die erste Schicht von dem Verbrennungsgas, das aus der Verbrennungskammer i i ausströmt, und die zweite Schicht durch die verdichtete zu erhitzende Luft gebildet, die durch strahlende Wärmeübertragung mittels in Längsrichtung angeordneter Elemente 12, erhitzt wird, die in dieser zweiten Schicht parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Die Elemente 1-2 besitzen eine sternförmige Oberflüche, die in Fig.:2 in einem abgewickelten Querschnitt gezeigt ist, und- stehen an ihrer inneren und äußeren Oberfläche mit der Luft der zweiten Schicht in Verbindung; die beiden Schichten haben Berührung miteinander. Die Menge komprimierter Luft, welche in die Verbrennungskammer ii eintritt, ist geringer als die Leistung des Luftladekompressors i. An seinem Auslaß ist der Erhitzergi mit einem Sammler, beispielsweise mit einer Leitung 13, versehen, der im Wege der Strömung der Verbrennungskammer liegt, um aus dem Kreislauf eine Menge des Mediums abzuziehen, die im wesentlichen der Leistung desLuftladekompressors i entspricht, wobei diese Menge des Mediums die offene Abgasturbine4 betreibt. Die beiden Strömungsschichten in dem Erhitzer sind also in gegenseitiger Berührung miteinander, so daß eine gemischte Schicht von Gas und Luft an der Grenze zwischen den beiden Schichten entsteht. Die Menge des Mediums, welche in die Verbrennungskammer eintritt, ist derart berechnet, daß die Menge des Mediums, welche durch den Sammler 13 abgeleitet wird, das gesamte Verbrennunggsgas und zum mindesten die erwähnte gemischte Schicht umfaßt. Das Medium, welches in die Leitung 15 gelangt, um die Kreislaufturbine 3 anzutreiben, besteht somit aus reiner Luft.The first exemplary embodiment according to Fig. I shows a partially circulating gas turbine system in which the air charge compressor i, the cycle compressor 2, the cycle turbine 3, the open exhaust gas turbine 4 and the machine 5 to be operated are arranged on the same shaft. The invention is not limited to a system with a single shaft, such as the check can be betreibmende machine with one or several turbines on a particular shaft can be ge -assigns. The medium which emerges from the rotary turbine 3 at a pressure which is normally higher than atmospheric pressure consists in this exemplary embodiment of pure air. It passes through a line 6, a Wä # rmeaustanscher 7 and a cooler 8 and is compressed by the cycle compressor 2 again to the working pressure, together * with the air, which is of the air charging compressor supplied i and passed through a condenser 9 .. The Medium that is supplied by the cycle compressor 2 flows through the heat exchanger 7, where it is heated by the outlet gases from the cycle turbine 3. It is then diverted through line io and divided into two parts. The first part, which consists of pure air, enters the combustion canister ii to maintain the combustion of the fuel. The second part, which also consists of pure air, forms the flow and the first part. The medium flowing through the radiant heat heater 21 thus forms two parallel layers which remain in contact with one another. The first layer is formed by the combustion gas that flows out of the combustion chamber i i, and the second layer by the compressed air to be heated, which is heated by radiating heat transfer by means of elements 12 arranged in the longitudinal direction, which in this second layer parallel to the direction of flow are arranged. The elements 1-2 have a star-shaped surface, which is shown in Fig. 2 in a developed cross-section, and are on their inner and outer surface in connection with the air of the second layer; the two layers are in contact with one another. The amount of compressed air entering the combustion chamber ii is less than the capacity of the air charge compressor i. At its outlet, the heating element is provided with a collector, for example with a line 13, which lies in the path of the flow of the combustion chamber in order to withdraw from the circuit an amount of medium which corresponds essentially to the output of the air charge compressor i, this amount being the Medium operates the open exhaust gas turbine4. The two flow layers in the heater are thus in mutual contact with one another, so that a mixed layer of gas and air is created at the boundary between the two layers. The amount of the medium which enters the combustion chamber is calculated such that the amount of the medium which is discharged through the collector 13 includes all of the combustion gas and at least the aforementioned mixed layer. The medium which gets into the line 15 in order to drive the rotary turbine 3 thus consists of pure air.
Gegebenenfalls kann ein Teil der reinen Luft, die von den Elementen 1:2, welche die strahlende Hitze der Gase -aufnehmen, erhitzt wird, außerdem durch Leitflächen 14 erhitzt werden, die hinter den Elementen 12 angeordnet sind und von den Verbrennungsgasen durchströmt werden.Optionally, some of the pure air may come from the elements 1: 2, which absorb the radiant heat of the gases, is also heated by Guide surfaces 14 are heated, which are arranged behind the elements 12 and of the combustion gases flow through.
Bei der abgewandelten Ausführungsform, die in gestrichelten Linien in Abb. i wiedergegeben ist, strömt das aus dem Kreislauf abgezogene Mediurn zum Teil über eine Leitung 17 zu einer besonderen Turbine 18, die mit einem Luftladevorverdichter ig gekuppelt ist, der den Luftladekompressor i beliefert, der auf der gleichen Welle wie der Kreislaufverdichter:2 angeordnet ist.In the modified embodiment, which is shown in dashed lines in Fig. I, the medium withdrawn from the circuit flows partly via a line 17 to a special turbine 18, which is coupled to an air supercharger ig, which supplies the air supercharger i, the is arranged on the same shaft as the circulation compressor: 2.
In Abb. 3, die das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, bideuten die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Abb. i.In Fig. 3, which illustrates the second embodiment of the invention, the same reference numerals represent the same parts as in Fig. I.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Menge des Mediums, welches in die Verbrennungskammer eintritt, jeden beliebigen Wert haben; die Menge des Mediums, welche in den Sammler 13 am Auslaß des Erhitzers2i eintritt, ist jedoch größer als die Liefermenge des Luftladekompressors i und umfaßt das Verbrennungsgas und zum mindesten die gemischte Schicht an der Grenze der beiden Schichten innerhalb des Erhitzers, Ein Teil des Mediums, das in den Sammler 13 eintritt und der Liefermenge des Luftladekompressors i gleich ist, wird durch die Leitung 16 abgeführt, um die offene Abgasturbilie 4 anzutreiben. Der überschuß, der einen kleinen Bruchteil des Verbrennungsgases enth.-ä';it, wird durch. eine Nebenleitung:22 geführt, die zweckmäßigerweise aus einer runden Leitung be- steht, welche um die Leitung 16 herum angeordnet ist, so daß sie der Lage der gemischten Schicht der Strömung entspricht. Diese NebenleitUng 22 ist Mit einem Filter irgendeiner passenden Art versehen, um das Medium zu reinigen, welches anschließend die Kreislaufturbine 3 zusammen mit demjenigen Medium antreibt, welches durch die Leitung 15 gefü,hrt wird.In this embodiment, the amount of medium entering the combustion chamber can have any value; the amount of medium which enters the collector 13 at the outlet of Erhitzers2i is, however, greater i than the supply amount of the air charge compressor, and includes the combustion gas and at least the mixed layer at the boundary of the two layers inside the heater, a part of the medium, which enters the collector 13 and is the same as the delivery rate of the air charge compressor i, is discharged through the line 16 in order to drive the open exhaust gas turbine 4. The excess, which contains a small fraction of the combustion gas, is eliminated by. a secondary line: out 22 which is expediently loading of a round pipe which is arranged around the conduit 16 around so that it corresponds to the position of the mixed layer of the flow. This secondary line 22 is provided with a filter of some suitable type in order to clean the medium which then drives the rotary turbine 3 together with that medium which is led through the line 15.
Das im Kreislauf strömende Medium besteht in diesem Fall aus einer Mischun- von Luft mit -efiltertem Verbrennungsgas, aber der Filter 23 reinigt nur einen Bruchteil des Arbeitsmediums der Turbine 3. Die Leitung 22 kann am Auslaß des Erhitzers ?-i ebenfalls einen ringförmigen Sammler um den Sammler 13 bilden.In this case, the medium flowing in the circuit consists of a mixture of air and filtered combustion gas, but the filter 23 only cleans a fraction of the working medium of the turbine 3. The line 22 can also surround an annular collector at the outlet of the heater? form the collector 13 .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB14359A DE868806C (en) | 1947-11-03 | 1951-03-30 | Gas turbine plant partially working in a cycle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR657330X | 1947-11-03 | ||
DEB14359A DE868806C (en) | 1947-11-03 | 1951-03-30 | Gas turbine plant partially working in a cycle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE868806C true DE868806C (en) | 1953-02-26 |
Family
ID=25964924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEB14359A Expired DE868806C (en) | 1947-11-03 | 1951-03-30 | Gas turbine plant partially working in a cycle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE868806C (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1138589B (en) * | 1954-12-14 | 1962-10-25 | Napier & Son Ltd | Fuel metering device for a propeller turbine engine |
EP0042902A1 (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-06 | FIDES TREUHAND GmbH | Hot gas piston engine and use of the same in heat, cold and power plants |
-
1951
- 1951-03-30 DE DEB14359A patent/DE868806C/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1138589B (en) * | 1954-12-14 | 1962-10-25 | Napier & Son Ltd | Fuel metering device for a propeller turbine engine |
EP0042902A1 (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-06 | FIDES TREUHAND GmbH | Hot gas piston engine and use of the same in heat, cold and power plants |
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