RU2269664C1 - Gas-turbine plant - Google Patents

Gas-turbine plant Download PDF

Info

Publication number
RU2269664C1
RU2269664C1 RU2004120441/06A RU2004120441A RU2269664C1 RU 2269664 C1 RU2269664 C1 RU 2269664C1 RU 2004120441/06 A RU2004120441/06 A RU 2004120441/06A RU 2004120441 A RU2004120441 A RU 2004120441A RU 2269664 C1 RU2269664 C1 RU 2269664C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbines
compressors
gas
turbine
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2004120441/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рашит Фархатович Насардинов (RU)
Рашит Фархатович Насардинов
Original Assignee
Рашит Фархатович Насардинов
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 Рашит Фархатович Насардинов filed Critical Рашит Фархатович Насардинов
Priority to RU2004120441/06A priority Critical patent/RU2269664C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2269664C1 publication Critical patent/RU2269664C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: electrical installations and vehicles; gas-turbine plants burning fuel combustion products.
SUBSTANCE: proposed gas-turbine plant has compressor, air turbine coupled with compressor shaft, power turbine, combustion chamber, and heat exchanger. In addition, gas-turbine plant has two compressors and two air turbines. Compressors and air turbines are intercoupled and mounted on common shaft in tandem; they are placed in jacket to form space between surfaces of compressors coupled with air turbines and jacket; the latter communicates with inlet of heat exchanger. Outlet of heat exchanger communicates with multiple-tube adapter whose outlets communicate with annular combustion chamber disposed between two power turbines.
EFFECT: enhanced reliability and service life of parts operating at high temperature; reduced fire and explosion hazard.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам и касается газотурбинных установок, использующих продукты сгорания топлива.The invention relates to power and transport installations and relates to gas turbine plants using products of combustion of fuel.

Известна газотурбинная установка, выбранная в качестве прототипа (см. авт. св. №408587, кл. F 02 C 7/14, дата подачи заявки 11.04.72 г., заявитель: Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе).Known gas turbine installation, selected as a prototype (see ed. St. No. 408587, class F 02 C 7/14, filing date 04/11/72, applicant: Moscow Order of the Lenin Aviation Institute named after Sergo Ordzhonikidze).

Известное техническое решение содержит компрессорный блок, включающий компрессор и пневматическую турбину, силовую турбину, камеру сгорания и установленный перед компрессором теплообменник. Пневматическая турбина размещена перед теплообменником и механически соединена с валом компрессора.The known technical solution comprises a compressor unit including a compressor and a pneumatic turbine, a power turbine, a combustion chamber and a heat exchanger installed in front of the compressor. A pneumatic turbine is placed in front of the heat exchanger and mechanically connected to the compressor shaft.

Недостатком известной газотурбинной установки-прототипа являются невысокие КПД и надежность работы.The disadvantage of the known gas turbine installation of the prototype is the low efficiency and reliability.

Задачей настоящего изобретения является:The objective of the present invention is:

- повышение КПД газотурбинной установки;- increase the efficiency of the gas turbine installation;

- повышение надежности и ресурса деталей, работающих при высокой температуре;- improving the reliability and resource of parts operating at high temperature;

- снижение пожароопасности и взрывоопасности.- reduction of fire hazard and explosion hazard.

Решение поставленной задачи и преимущества заявляемого изобретения вытекают из последующего подробного описания газотурбинной установки и примера их конкретного выполнения.The solution of the problem and the advantages of the claimed invention arise from the following detailed description of the gas turbine installation and an example of their specific implementation.

Для решения указанной задачи газотурбинная установка, содержащая компрессор, пневматическую турбину, соединенную с валом компрессора, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, согласно предлагаемому изобретению газотурбинная установка дополнительно содержит два компрессора и две пневматические турбины, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход теплообменника, а выход его соединен с многотрубчатым переходом, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания, расположенной между двумя силовыми турбинами.To solve this problem, a gas turbine installation comprising a compressor, a pneumatic turbine connected to the compressor shaft, a power turbine, a combustion chamber and a heat exchanger, according to the invention, the gas turbine installation further comprises two compressors and two pneumatic turbines, the compressors and pneumatic turbines being interconnected and installed on a single shaft in series, while they are enclosed in a shirt, forming a cavity between the surfaces of compressors with pneumatic turbines and a jacket to which the inlet of the heat exchanger is connected, and its output is connected to a multi-tube transition, the outputs of which are connected to an annular combustion chamber located between two power turbines.

Задача решается за счет того, что в газотурбинной установке согласно предлагаемому изобретению вал, на котором установлены компрессоры с пневматическими турбинами, соединен с валом силовых турбин.The problem is solved due to the fact that in the gas turbine installation according to the invention, the shaft on which the compressors with pneumatic turbines are mounted is connected to the shaft of the power turbines.

Согласно предлагаемому изобретению все агрегаты заключены в корпус, при этом они отделены от него тепловым экраном.According to the invention, all units are enclosed in a housing, while they are separated from it by a heat shield.

Снижение расхода мощности на компрессор может быть достигнуто путем многоступенчатого сжатия воздуха с промежуточным охлаждением.Reducing the power consumption of the compressor can be achieved by multi-stage air compression with intermediate cooling.

Как видно из вышеизложенного, отличительными от прототипа признаками являются наличие трех компрессоров и трех пневматических турбин, соединенных между собой и установленных на едином валу последовательно. При таком устройстве газотурбинной установки обеспечивается охлаждение воздуха в процессе его сжатия, что позволяет уменьшить работу сжатия, а следовательно, и мощность, расходуемую на сжатие воздуха для горения. Вследствие чего увеличивается КПД газотурбинной установки.As can be seen from the foregoing, distinctive features from the prototype are the presence of three compressors and three pneumatic turbines, interconnected and mounted on a single shaft in series. With such a device of a gas turbine installation, air is cooled during compression, which reduces the compression work, and therefore the power spent on compression of the combustion air. As a result, the efficiency of the gas turbine installation increases.

Наличие теплообменника и многотрубчатого перехода, по которым течет низкотемпературный воздух, подогреваемый отработанными газами, позволяет снизить тепловые потери.The presence of a heat exchanger and a multi-tube transition through which low-temperature air flows, heated by exhaust gases, allows to reduce heat loss.

Газотурбинная установка снабжена корпусом с тепловым экраном, посредством которого снижается температура наружного корпуса, вследствие чего повышается надежность и снижаются пожароопасность и взрывоопасность.The gas turbine unit is equipped with a casing with a heat shield, through which the temperature of the outer casing is reduced, as a result of which the reliability is increased and the fire hazard and explosion hazard are reduced.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом (см. авт. св. №408587, кл. F 02 C 7/14, дата подачи заявки 11.04.72 г., заявитель: Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе) имеет новую совокупность существенных признаков, следовательно, соответствует критерию "новизна".The claimed technical solution compared to the prototype (see ed. St. No. 408587, class F 02 C 7/14, application date 04/11/72, applicant: Moscow Order of the Lenin Aviation Institute named after Sergo Ordzhonikidze) has a new combination essential features, therefore, meets the criterion of "novelty."

Приведенная совокупность отличительных признаков и достигаемый результат характеризуют единство изобретения и не следуют явным образом из изученного уровня техники, то есть имеют изобретательский уровень.The above set of distinctive features and the achieved result characterize the unity of the invention and do not follow explicitly from the studied prior art, that is, they have an inventive step.

Заявляемое техническое решение может быть использовано в промышленности, следовательно, оно является промышленно применимым.The claimed technical solution can be used in industry, therefore, it is industrially applicable.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, где:The essence of the proposed technical solution is illustrated by a description of specific examples of its implementation and the accompanying drawings, where:

- на фиг.1 изображена газотурбинная установка;- figure 1 shows a gas turbine installation;

- на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1.- figure 2 is a section aa in figure 1.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Газотурбинная установка содержит компрессор 1, пневматическую турбину 2, компрессор 3, пневматическую турбину 4, компрессор 5, пневматическую турбину 6, теплообменник 7, силовые турбины 8, 9, камеру сгорания 10, тепловой экран 11 и корпус 12. Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 соединены между собой и установлены на едином валу 13 последовательно. Вал 13, на котором установлены компрессоры и пневматические турбины, соединен с валом 14 силовых турбин 8, 9, имеющие общую камеру сгорания 10.The gas turbine installation comprises a compressor 1, a pneumatic turbine 2, a compressor 3, a pneumatic turbine 4, a compressor 5, a pneumatic turbine 6, a heat exchanger 7, power turbines 8, 9, a combustion chamber 10, a heat shield 11 and a housing 12. Compressors 1, 3, 5 and pneumatic turbines 2, 4, 6 are interconnected and mounted on a single shaft 13 in series. The shaft 13, on which compressors and pneumatic turbines are installed, is connected to the shaft 14 of the power turbines 8, 9, having a common combustion chamber 10.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 заключены в рубашку 15, образуя полость 16 между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход теплообменника 7, а выход его соединен с многотрубчатым переходом 17, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания 10, расположенной между двумя силовыми турбинами 8 и 9.Compressors 1, 3, 5 and pneumatic turbines 2, 4, 6 are enclosed in a jacket 15, forming a cavity 16 between the surfaces of compressors with pneumatic turbines and a jacket, to which the inlet of the heat exchanger 7 is connected, and its output is connected to the multi-tube transition 17, the outputs of which are connected to an annular combustion chamber 10 located between two power turbines 8 and 9.

Камера сгорания 10 снабжена кольцевым распылителем 18, который соединен посредством трубопроводов подачи топлива 19 и 20, с кольцевым испарителем топлива 24, разделенным на две половины перегородками.The combustion chamber 10 is equipped with an annular atomizer 18, which is connected via fuel supply pipes 19 and 20, with an annular fuel evaporator 24, divided into two halves by partitions.

Все агрегаты, заключены в корпус 12, при этом они отделены от него тепловым экраном 11, установленным между корпусом 12 и рубашкой 25 выхлопной полости 22 (см. фиг.1).All units are enclosed in the housing 12, while they are separated from it by a heat shield 11 installed between the housing 12 and the jacket 25 of the exhaust cavity 22 (see figure 1).

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом.The operation of the gas turbine installation is as follows.

В компрессор 1 засасывается воздух из окружающей среды, где частично сжимается и поступает на пневматическую турбину 2, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.Air is drawn into the compressor 1 from the environment, where it is partially compressed and fed to the pneumatic turbine 2, in which it partially expands, accompanied by cooling.

Затем воздух попадает в компрессор 3, где частично сжимается вдвое и поступает на пневматическую турбину 4, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.Then the air enters the compressor 3, where it is partially compressed by half and enters the pneumatic turbine 4, in which it partially expands, accompanied by cooling.

После чего воздух попадает в компрессор 5, где снова сжимается и поступает на пневматическую турбину 6, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.After that, the air enters the compressor 5, where it is again compressed and fed to the pneumatic turbine 6, in which it partially expands, accompanied by cooling.

В связи с тем, что рабочее давление в камере сгорания 10 ниже, чем давление сжатого воздуха, выходящего из пневматической турбины 6, происходит дросселирование из полости 16 в теплообменник 7, выход которого соединен с многотрубчатым переходом 17, где повышается его температура и давление до предельно допустимого максимума.Due to the fact that the working pressure in the combustion chamber 10 is lower than the pressure of the compressed air leaving the pneumatic turbine 6, there is a throttling from the cavity 16 to the heat exchanger 7, the outlet of which is connected to the multi-tube transition 17, where its temperature and pressure increase to the maximum allowable maximum.

Затем воздух попадает в кольцевую камеру сгорания 10, расположенную между силовыми турбинами 8 и 9.Then the air enters the annular combustion chamber 10 located between the power turbines 8 and 9.

Посредством двух насосов (на фиг.1 не показано), работающих параллельно, топливо поступает через трубопроводы подачи топлива 19 и 20 и кольцевой испаритель топлива 24 в кольцевой распылитель 18, затем в камеру сгорания 10.By means of two pumps (not shown in FIG. 1) operating in parallel, the fuel enters through the fuel supply pipes 19 and 20 and the annular fuel evaporator 24 into the annular atomizer 18, then into the combustion chamber 10.

Причем один из насосов имеет более высокое давление и работает только при форсаже.Moreover, one of the pumps has a higher pressure and works only with afterburner.

После сжигания в воздухе топлива в камере сгорания 10 полученный газ поступает на рабочие лопатки силовых турбин 8 и 9, совершая, тем самым, полезную работу на валах 13 и 14.After burning fuel in air in the combustion chamber 10, the resulting gas enters the working blades of the power turbines 8 and 9, thereby doing useful work on the shafts 13 and 14.

Отработавший горячий газ выходит из силовых турбин 8, 9, поступает в межтрубчатое пространство 21, выхлопной полости 22, отдает тепло, подогревая воздух, проходящий через многотрубчатый переход 17 до предельно допустимого максимума. Отработавший горячий газ одновременно подогревает трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24. Далее, отработавший газ, минуя наружный пластинчатый переход теплообменника 7, через отверстия 23 в корпусе 12 выходит в окружающую среду.The exhaust hot gas leaves the power turbines 8, 9, enters the annular space 21, the exhaust cavity 22, gives off heat, heating the air passing through the multi-tube transition 17 to the maximum permissible maximum. The exhaust hot gas simultaneously heats the fuel supply pipelines 19, 20 and the annular fuel evaporator 24. Next, the exhaust gas, bypassing the external plate transition of the heat exchanger 7, enters the environment through the openings 23 in the housing 12.

Тепловой экран 11 предохраняет корпус 12 от нагрева, обеспечивая снижение пожароопасности и взрывоопасности.The heat shield 11 protects the housing 12 from heating, providing a reduction in fire hazard and explosion hazard.

Корпус газотурбинной установки для военной промышленности может быть выполнен из современной брони.The body of a gas turbine installation for the military industry can be made of modern armor.

Газотурбинная установка опирается на три опорные подшипника. Опорный подшипник 26 жестко соединен с корпусом 12 через фланец 27 многотрубчатого перехода 17 при помощи тяг.The gas turbine unit is supported by three pillow blocks. The support bearing 26 is rigidly connected to the housing 12 through the flange 27 of the multi-tube transition 17 using rods.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД газотурбинной установки, а также повысить надежность и ресурс деталей, работающих при высокой температуре, и при этом обеспечивается снижение пожароопасности и взрывоопасности.Thus, the proposed technical solution allows to increase the efficiency of a gas turbine installation, as well as to increase the reliability and service life of parts operating at high temperatures, while reducing fire hazard and explosion hazard.

Кроме того, при использовании предлагаемой газотурбинной установки возможен вертикальный взлет почти всех летательных аппаратов.In addition, when using the proposed gas turbine installation, vertical take-off of almost all aircraft is possible.

Claims (4)

1. Газотурбинная установка, содержащая компрессор, пневматическую турбину, соединенную с валом компрессора, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, отличающийся тем, что газотурбинная установка дополнительно содержит два компрессора и две пневматические турбины, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход теплообменника, а выход его соединен с многотрубчатым переходом, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания, расположенной между двумя силовыми турбинами.1. A gas turbine installation comprising a compressor, a pneumatic turbine connected to a compressor shaft, a power turbine, a combustion chamber and a heat exchanger, characterized in that the gas turbine installation further comprises two compressors and two pneumatic turbines, the compressors and pneumatic turbines being interconnected and mounted on in a single shaft in series, while they are enclosed in a jacket, forming a cavity between the surfaces of compressors with pneumatic turbines and the jacket, to which the heat input is connected exchanger, and its output connected to a multi-tubular transition, the outputs of which are connected to an annular combustion chamber, located between the two power turbines. 2. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что вал, на котором установлены компрессоры с пневматическими турбинами, соединен с валом силовых турбин.2. The gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the shaft on which the compressors with pneumatic turbines are mounted is connected to the shaft of the power turbines. 3. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что все агрегаты заключены в корпус.3. The gas turbine installation according to claim 1, characterized in that all the units are enclosed in a housing. 4. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что все агрегаты, заключенные в корпус, отделены от него тепловым экраном4. The gas turbine installation according to claim 1, characterized in that all units enclosed in the housing are separated from it by a heat shield
RU2004120441/06A 2004-07-02 2004-07-02 Gas-turbine plant RU2269664C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120441/06A RU2269664C1 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Gas-turbine plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120441/06A RU2269664C1 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Gas-turbine plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2269664C1 true RU2269664C1 (en) 2006-02-10

Family

ID=36049991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120441/06A RU2269664C1 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Gas-turbine plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2269664C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9797310B2 (en) Heat pipe temperature management system for a turbomachine
US7600368B2 (en) High compression gas turbine with superheat enhancement
EP0173774B1 (en) Gas turbine engine
US20070017208A1 (en) Turbine engine with interstage heat transfer
EP3075983A1 (en) Gas turbine engine fuel cooled cooling air heat exchanger
US20070256424A1 (en) Heat recovery gas turbine in combined brayton cycle power generation
US20100242489A1 (en) Systems, Methods, and Apparatus for Modifying Power Output and Efficiency of a Combined Cycle Power Plant
RU2613100C2 (en) Gas turbine (versions) and method of gas turbine operation
CN105705799A (en) Compressor with a thermal shield and methods of operation
RU2478811C2 (en) Ventilation and supercharging of turbo-machine components
RU2347091C1 (en) Gas-turbine engine
RU2338908C1 (en) Gas turbine unit
RU2563079C1 (en) Low-sized gas turbine engine with heat recovery
RU2269664C1 (en) Gas-turbine plant
RU2707105C2 (en) Turbojet double-flow engine
RU2369808C2 (en) Trigeneration gas turbine plant
RU2549004C1 (en) Regenerative gas-turbine expansion unit
US20080047276A1 (en) Combustion turbine having a single compressor with inter-cooling between stages
CN108625991A (en) Gas-turbine unit and method for cooling down the gas-turbine unit
RU2394997C1 (en) Gas turbine installation
JP2004027926A (en) Method for manufacturing gas turbine facilities
RU2466285C2 (en) Steam generating plant
Gvozdetskyi et al. Gas turbine plant on the basis of the converted aviation engine with heat regeneration
RU2371588C2 (en) Gas turbine drive of electric generator
RU2278276C1 (en) Steam turbine cylinder

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080703

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140703