PL60091B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 1.YI.1970 60091 KI. 14 c.4/03 MKP F 01 UKD d , A]AX Twórca wynalazku: prof. dr inz. Robert Szewalski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Maszyn Przeply¬ wowych), Gdansk (Polska) Sposób chlodzenia czesci wysokotemperaturowej turbiny gazowej lub parowej Przedmiotem wynalazku jest sposób chlodzenia czesci wysokotemperaturowej turbiny gazowej lub parowej z wykorzystaniem przeplywu nawrotnego czynnika pracujacego, w celu umozliwienia pod¬ wyzszenia temperatury czynnika pracujacego na wlocie, bez zmiany temperatury metalu lopatek.Znane i stosowane dotychczas sposoby chlodze¬ nia wysokotemperaturowych turbin, zwlaszcza turbin gazowych, polegaja na zastosowaniu pew¬ nej ilosci sprezonego powietrza, zaczerpnietego z wylotu sprezarki, badz w przypadku szczegól¬ nie wysokich temperatur poczatkowych gazu — na zastosowaniu chlodzenia wodnego lub tez za pomoca plynnego metalu.Sposoby te sa skomplikowane i obarczone stra¬ tami, które unicestwiaja w powaznym stopniu korzysci energetyczne, wynikajace z podwyzsze¬ nia temperatury czynnika pracujacego.Celem wynalazku jest stworzenie takiego spo¬ sobu chlodzenia czesci wysokotemperaturowej turbiny gazowej lub parowej, który nie mialby wad znanych dotychczas sposobów chlodzenia czesci wysokotemperaturowej turbiny gazowej, a który to sposób umozliwialby podwyzszenia temperatury czynnika pracujacego na wlocie, bez zmiany temperatury lopatek, a wiec bez koniecz¬ nosci stosowania kosztownych stopów wysoko¬ temperaturowych.Cel ten wedlug wynalazku zostal osiagniety 10 15 20 25 30 w-ten sposób, ze strumien czynnika pracujacego, w ukladzie przeplywu nawrotnego polegajacego na wielokrotnym kierowaniu czynnika na wie¬ niec lopatkowy jednego kola wirnikowego, zostaje kazdorazowo po opuszczeniu lopatek poddany roz¬ prezeniu w i przyrzadzie ekspansyjnym * (stopnio¬ wanie cisnienia). W zwiazku z tym przez kazdy kanal lopatkowy przeplywaja w ciagu jednego obrotu dwa, lub wiecej niz dwa, strumienie tego samego czynnika, lecz o róznych temperaturach, ustalajacych sie w wyniku ekspancji w przyrza¬ dach ekspansyjnych. Przy tej samej temperaturze metalu lopatek I-ego stopnia, co w systemie prze¬ plywu konwencjonalnego, temperatura czynnika pracujacego (gazu lub pary) na wlocie moze byc wyzsza. Prowadzi to do wzrostu sprawnosci obie¬ gowej poprzez wzrost temperatury czynnika w ciagu calej ekspansji i przyczynia sie ponadto do wzrostu sprawnosci termodynamicznej tur¬ biny.Sam przeplyw nawrotny przez pierwszy wie¬ niec lopatkowy wirnika moze byc realizowany zarówno zgodnym kierunkiem strumieni jak i ewentualnie kierunkiem odwrotnym.Odpowiednio do konfiguracji przeplywu na¬ wrotnego wystepuja rózne, wieksze lub mniejsze, straty nieszczelnosci. Sa one zawsze wieksze ani¬ zeli w dwóch nastepujacych po sobie stopniach turbiny pracujacej w ukladzie konwencjonalnym. 600913 Niedogodnosc ta kompensuje sie z nawiazka wzrostem sprawnosci lopatkowej ukladu, w wy¬ niku badz dluzszych lopatek przy identycznym luku zasilania, badz tez wiekszego stopnia zasi¬ lania przy identycznej dlugosci lopatek. Równiez strata tarcia wirnika. ulega w tym ukladzie wy¬ datnemu zmniejszeniu. W wyniku przeplywu przez uklad lopatkowy wirnika na przemian go¬ retszego i chlodniejszego strumienia gazów ustala sie w metalu lopatek temperatura posrednia, pod¬ legajaca w zwiazku z duza czestotliwoscia zmian tylko bardzo nieznacznym fluktuacjom. W rezul¬ tacie zachodzi mozliwosc podniesienia tempera¬ tury gazów na wlocie do turbiny, z oczywista korzyscia dla sprawnosci. Mozliwosci te sa wiek¬ sze w odniesieniu do turbin gazowych anizeli turbin parowych, ze wzgledu na mniejsza war¬ tosc ciepla wlasciwego przy stalej preznosci dla gazów spalania anizeli dla pary wodnej. iW przypadku wersji sposobu ze zgodnym kie¬ runkiem przeplywu obu strumieni gazu — odpa¬ daja ponadto straty oprózniania i napelniania ' kanalów lopatkowych, chociaz z drugiej strony rosna straty zwiazane z ponownym nakierowa¬ niem strumienia gazu do wirnika.W konsekwencji w sposobie wedlug wynalazku turbina (stopien turbiny) o przeplywie nawrot- nym jako czesc wysokotemperaturowa, sluzy jako srodek do podwyzszenia temperatury . czynnika pracujacego na wlocie do turbiny gazowej ; lub parowej, a tym samym do podwyzszenia spraw¬ nosci calkowitej urzadzenia energetycznego, bez zmiany materialu lopatek.Przedmiot wynalazku jest objasniony blizej na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat przeplywu nawrotnego przez pierwszy wieniec lopatkowy wirnika z kierunkiem od- 4 wrotnym przeplywu obu strumieni, a fig. 2 — schemat przeplywu nawrotnego przez pierwszy wieniec lopatkowy wirnika z kierunkiem zgod¬ nym przeplywu obu strumieni. 5 Czynnik pracujacy (para lub gaz) o stanie po¬ czatkowym okreslonym parametrami pA i tx roz¬ preza sie najpierw w przyrzadzie ekspansyjnym 1-ego stopnia 2, po czym wplywa na lopatki 1 wirnika. Po obu stronach lopatek wirnikowych io 1 panuje mniej wiecej to samo cisnienie. Z kolei czynnik pracujacy doplywa kanalem 3 do przy¬ rzadu ekspansyjnego 4, (fig. 1 i 2), gdzie rozpre¬ zajac sie, ponownie obniza swoje cisnienie i tem¬ perature. Strumien chlodzonego w ten sposób 15 czynnika pracujacego o parametrach p2, ;.fe wy¬ plywa z przyrzadu ekspansyjnego 4 ponownie na lopatki wirnika. W ten sposób wieniec lopatek wirnikowych zasilany jest na przemian i omy¬ wany dwoma (lub wiecej niz dwoma) strumie- 20 niami czynnika pracujacego o róznych tempera¬ turach. Temperatura metalu lopatek ustala sie na jakims posrednim poziomie i dzieki duzej czestotliwosci zmian podlega tylko bardzo nie¬ znacznym wahaniom. Dla okreslonej temperatury 25 metalu lopatek mozna tym samym dopuszczac wyzsza temperature poczatkowa tj czynnika. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe 30 Sposób chlodzenia czesci wysokotemperaturo¬ wej turbiny gazowej lub parowej za pomoca przeplywu nawrotnego czynnika pracujacego, po¬ legajacego na wielokrotnym kierowaniu strumie¬ nia czynnika pracujacego na wieniec lopatkowy, 33 znamienny tym, ze czynnik pracujacy kazdora¬ zowo po wyjsciu z lopatek poddaje sie rozpre¬ zeniu w przyrzadzie ekspansyjnym. *KI. 14 c, 4/03 60091 MKP F 01 d z \v\vvwvv\\ Figi S^\ *s \ r \ 4-V 1 I N <-})))))) ). f/g.

2 PL