RU2472020C2 - Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant - Google Patents
Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472020C2 RU2472020C2 RU2011108395/06A RU2011108395A RU2472020C2 RU 2472020 C2 RU2472020 C2 RU 2472020C2 RU 2011108395/06 A RU2011108395/06 A RU 2011108395/06A RU 2011108395 A RU2011108395 A RU 2011108395A RU 2472020 C2 RU2472020 C2 RU 2472020C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- gas
- regenerator
- gas turbine
- compressor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к стационарным газотурбинным установкам (ГТУ) регенеративного цикла и может быть использовано в газотурбостроении.The technical solution relates to stationary gas turbine units (GTU) of the regenerative cycle and can be used in gas turbine construction.
Известны трубчатые и пластинчатые регенераторы, которые служат для подогрева теплом отработанных в турбине газов воздуха, направляемого из компрессора в камеру сгорания ГТУ (см., например, С.Н.Мовчан, Ю.В.Бочкарев, Д.Н.Соломонюк. Этапы развития стационарных и судовых ГТУ с регенерацией теплоты. «Газотурбинные технологии», октябрь 2008, стр.8-11).Tubular and lamellar regenerators are known which are used to heat the exhaust gas exhausted from the compressor into the combustion chamber of a gas turbine (see, for example, S.N. Movchan, Yu.V. Bochkarev, D.N. Solomonyuk. Stages of development stationary and ship GTU with heat recovery. "Gas turbine technologies", October 2008, pp. 8-11).
Данные регенераторы входят в состав регенеративных ГТУ отдельным узлом. Сжатый воздух после компрессора и обратно к камере сгорания, а также отработанные газы подаются для теплообмена в регенератор по трубопроводам.These regenerators are part of regenerative gas turbines as a separate unit. Compressed air after the compressor and back to the combustion chamber, as well as exhaust gases are supplied for heat exchange to the regenerator through pipelines.
Недостатком таких регенераторов является:The disadvantage of such regenerators is:
- гидравлическое сопротивление регенератора по воздушной и газовой сторонам и воздухопроводов к регенератору и от него к камере сгорания снижает удельную полезную работу ГТУ;- the hydraulic resistance of the regenerator on the air and gas sides and air ducts to the regenerator and from it to the combustion chamber reduces the specific useful work of the gas turbine;
- применение воздухопроводов к регенератору и от него к камере сгорания усложняет компоновочные решения ГТУ (взаимное расположение входящего в турбоустановку оборудования и размещение этого оборудования относительно строительных конструкций машинного зала);- the use of air ducts to the regenerator and from it to the combustion chamber complicates the gas turbine engine layout solutions (the relative position of the equipment included in the turbine installation and the placement of this equipment relative to the building structures of the turbine room);
- большие размеры и масса регенераторов.- large sizes and mass of regenerators.
В качестве прототипа выбран регенеративный теплообменник для газотурбинных двигателей транспортных силовых установок (см., например, SU 954782, МПК F28D 15/00, 1982).As a prototype, a regenerative heat exchanger for gas turbine engines of transport power plants was selected (see, for example, SU 954782, IPC F28D 15/00, 1982).
В данном теплообменнике в кольцевом корпусе, разделенном на секции, расположены тепловые трубы (ТТ), посредством которых осуществляется теплообмен между сжатым воздухом после компрессора и отработанными газами. Конструкция данного теплообменника позволяет использовать его в регенеративных ГТУ только отдельным узлом, т.е. сжатый воздух после компрессора и обратно к камере сгорания, а также отработанные газы должны подаваться для теплообмена в регенератор по трубопроводам.In this heat exchanger in a ring casing, divided into sections, heat pipes (TT) are located, through which heat is exchanged between the compressed air after the compressor and the exhaust gases. The design of this heat exchanger allows its use in regenerative gas turbines only with a separate unit, i.e. compressed air after the compressor and back to the combustion chamber, as well as exhaust gases must be supplied for heat exchange to the regenerator through pipelines.
К недостаткам прототипа относятся:The disadvantages of the prototype include:
- гидравлическое сопротивление воздухопроводов к регенератору и от него к камере сгорания снижает удельную полезную работу ГТУ;- the hydraulic resistance of the air ducts to the regenerator and from it to the combustion chamber reduces the specific useful work of the gas turbine;
- применение воздухопроводов к регенератору и от него к камере сгорания усложняет компоновочные решения ГТУ.- the use of air ducts to the regenerator and from it to the combustion chamber complicates the layout decisions of gas turbines.
Задачей технического решения является: исключить применение воздухопроводов от компрессора к регенератору и от него к камере сгорания в регенеративных ГТУ, тем самым уменьшить сопротивление воздушного тракта и потери давления воздуха, что приведет к увеличению КПД газотурбинной установки.The objective of the technical solution is: to eliminate the use of air ducts from the compressor to the regenerator and from it to the combustion chamber in regenerative gas turbines, thereby reducing the resistance of the air path and the loss of air pressure, which will increase the efficiency of the gas turbine unit.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в регенераторе, встроенном в газотурбинную установку, содержащем тепловые трубы в качестве теплообменной поверхности, предусмотрены следующие отличия: теплообменная поверхность регенератора (конденсатор тепловых труб) выполнена в выходной камере компрессора ГТУ, а испаритель тепловых труб расположен в выхлопном трубопроводе отходящих газов ГТУ.The problem is solved due to the fact that the following differences are provided in the regenerator built into the gas turbine unit containing heat pipes as a heat exchange surface: the heat exchange surface of the regenerator (heat pipe condenser) is made in the exhaust chamber of the GTU compressor, and the heat pipe evaporator is located in the exhaust pipe GTU exhaust gases.
Между совокупностью существенных признаков заявленного объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: расположение теплообменной поверхности регенератора (конденсатора тепловых труб) в выходной камере компрессора ГТУ, а испарителя тепловых труб в выхлопном трубопроводе отходящих газов ГТУ позволяет исключить применение воздухопроводов от компрессора к регенератору и от него к камере сгорания в регенеративных ГТУ, тем самым уменьшить сопротивление воздушного тракта и потери давления воздуха, что приведет к увеличению КПД газотурбинной установки.There is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed object and the technical result achieved, namely: the location of the heat exchange surface of the regenerator (heat pipe condenser) in the exhaust chamber of the gas turbine compressor, and the heat pipe evaporator in the exhaust gas pipe of the gas turbine compressor allows eliminating the use of air ducts from the compressor to the regenerator and from it to the combustion chamber in regenerative gas turbines, thereby reducing the air duct resistance and pressure loss air, which will increase the efficiency of the gas turbine plant.
Техническое решение позволяет упростить компоновочные решения по выводу и вводу воздуха после компрессора к регенератору и от регенератора к камере сгорания ГТУ.The technical solution allows to simplify the layout decisions on the conclusion and introduction of air after the compressor to the regenerator and from the regenerator to the gas turbine combustion chamber.
Использование тепловых труб в качестве теплообменных поверхностей позволяет увеличить коэффициент теплопередачи за счет оребрения тепловых труб, омываемых как отходящими газами ГТУ, так и подогреваемым воздухом, и, следовательно, уменьшить габариты теплообменных поверхностей регенератора.The use of heat pipes as heat-exchange surfaces allows increasing the heat transfer coefficient due to the finning of heat pipes washed by both GTU exhaust gases and heated air, and, therefore, reducing the dimensions of the heat-exchanging surfaces of the regenerator.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых:The technical nature of the proposed technical solution is illustrated by drawings, in which:
Фиг.1 - главный вид ГТУ с регенератором с входящими в них элементами конструкции, где: газотурбинная установка с входящими в нее нижеперечисленными узлами 1, регенератор 2, компрессор 3, теплообменная поверхность (конденсатор тепловых труб) 4, выходная камера компрессора 5, кольцевая полость 6, камера сгорания 7, выхлопной трубопровод 8, испаритель тепловых труб 9.Figure 1 is a main view of a gas turbine with a regenerator with structural elements included in them, where: a gas turbine unit with the components listed below 1, regenerator 2, compressor 3, heat exchange surface (heat pipe condenser) 4, compressor outlet chamber 5, annular cavity 6, the combustion chamber 7, the exhaust pipe 8, the
Позиции 4 теплообменная поверхность (конденсатор тепловых труб) и 9 (испаритель тепловых труб) входят в состав регенератора.Positions 4 heat exchange surface (heat pipe condenser) and 9 (heat pipe evaporator) are part of the regenerator.
Фиг.2 - поперечный разрез ГТУ и элементы конструкции регенератора, где: теплообменная поверхность (конденсатор тепловых труб) 4, испаритель тепловых труб 9.Figure 2 is a cross section of a gas turbine and structural elements of the regenerator, where: heat exchange surface (heat pipe condenser) 4,
Фиг.3 - элементы конструкции регенератора, где система отсоса воздуха 10, вентиль отсоса 11, трехходовой кран 12 и мановакуумметр 13.Figure 3 - structural elements of the regenerator, where the suction system of
Фиг.4 - промежуточный теплоноситель 14.Figure 4 -
Предложенный регенератор (поз.2), встроенный в газотурбинную установку (поз.1), состоит из теплообменной поверхности (конденсатора тепловых труб) 4, испарителя тепловых труб 9, системы отсоса воздуха 10, вентиля отсоса 11, трехходового крана 12, мановакуумметра 13 и промежуточного теплоносителя 14.The proposed regenerator (item 2), built into the gas turbine unit (item 1), consists of a heat exchange surface (heat pipe condenser) 4, a
В газотурбинную установку 1, кроме встроенного регенератора 2, входят компрессор 3, выходная камера компрессора 5, кольцевая полость 6, камера сгорания 7 и выхлопной трубопровод 8.In addition to the built-in regenerator 2, the gas turbine installation 1 includes a compressor 3, an outlet chamber of the compressor 5, an annular cavity 6, a combustion chamber 7, and an exhaust pipe 8.
Описанное выше техническое решение «регенератор, встроенный в газотурбинную установку» осуществляется следующим образом: предварительно в тепловые трубы испарителя 9 (фиг.1, 2) заливается промежуточный теплоноситель 14 (фиг.4) и через систему отсоса 10 открытием вентиля 11 отсасывается воздух. Открытием трехходового крана 12 определяется давление (разрежение) по мановакуумметру 13 и закрывается вентиль 11 (фиг.3). При обтекании оребренной поверхности испарителя 9 отходящими газами ГТУ промежуточный теплоноситель 14 кипит, и пары его поступают в конденсатор 4 (фиг.1, 2), оребренную поверхность которого омывает воздух после компрессора 3 (фиг.1). Пар промежуточного теплоносителя 14 охлаждается в конденсаторе 4, конденсируется, и конденсат поступает в испаритель 9, и далее процесс повторяется. А нагретый в конденсаторе 4 воздух через кольцевую полость 6 поступает в камеру сгорания 7 (фиг.1).The technical solution described above, “a regenerator integrated in a gas turbine installation”, is carried out as follows: first, intermediate heat transfer medium 14 (FIG. 4) is poured into the heat pipes of the evaporator 9 (FIG. 1, 2) and air is sucked out through the
Таким образом, расположение теплообменной поверхности регенератора (конденсатора тепловых труб) в выходной камере компрессора ГТУ, а испарителя тепловых труб в выхлопном трубопроводе отходящих газов ГТУ позволяет исключить применение воздухопроводов от компрессора к регенератору и от него к камере сгорания в регенеративных ГТУ, тем самым уменьшить сопротивление воздушного тракта и потери давления воздуха, что приведет к увеличению КПД газотурбинной установки, а также отсутствие трубопроводов транспортировки воздуха упрощает компоновочные решения размещения ГТУ с регенератором.Thus, the location of the heat exchange surface of the regenerator (heat pipe condenser) in the exhaust chamber of the gas turbine compressor, and the heat pipe evaporator in the exhaust gas pipe of the gas turbine compressor, eliminates the use of air pipes from the compressor to the regenerator and from it to the combustion chamber in the regenerative gas turbine, thereby reducing the resistance air path and loss of air pressure, which will increase the efficiency of the gas turbine installation, as well as the absence of pipelines for transporting air simplifies the component time-consuming solutions for locating a gas turbine with a regenerator.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011108395/06A RU2472020C2 (en) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011108395/06A RU2472020C2 (en) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011108395A RU2011108395A (en) | 2012-09-10 |
RU2472020C2 true RU2472020C2 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=46938583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011108395/06A RU2472020C2 (en) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2472020C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563079C1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Low-sized gas turbine engine with heat recovery |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2032001A (en) * | 1978-09-12 | 1980-04-30 | Stal Laval Turbin Ab | Gas turbine plant |
SU954782A1 (en) * | 1980-09-05 | 1982-08-30 | Предприятие П/Я Р-6197 | Regenerative heat exchanger |
US4922709A (en) * | 1987-11-26 | 1990-05-08 | Turbo Consult B.V. | Plant for the generation of mechanical energy, and a process for generating the energy |
RU1795136C (en) * | 1990-06-05 | 1993-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения | Gas turbine engine |
RU1813883C (en) * | 1990-11-11 | 1993-05-07 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Power plant |
SU1828988A1 (en) * | 1989-06-26 | 1993-07-23 | Vsesoyuznyj Ni I Pi Transportu | Heat recovery plant |
-
2011
- 2011-03-03 RU RU2011108395/06A patent/RU2472020C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2032001A (en) * | 1978-09-12 | 1980-04-30 | Stal Laval Turbin Ab | Gas turbine plant |
SU954782A1 (en) * | 1980-09-05 | 1982-08-30 | Предприятие П/Я Р-6197 | Regenerative heat exchanger |
US4922709A (en) * | 1987-11-26 | 1990-05-08 | Turbo Consult B.V. | Plant for the generation of mechanical energy, and a process for generating the energy |
SU1828988A1 (en) * | 1989-06-26 | 1993-07-23 | Vsesoyuznyj Ni I Pi Transportu | Heat recovery plant |
RU1795136C (en) * | 1990-06-05 | 1993-02-15 | Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения | Gas turbine engine |
RU1813883C (en) * | 1990-11-11 | 1993-05-07 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Power plant |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563079C1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Low-sized gas turbine engine with heat recovery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011108395A (en) | 2012-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9797310B2 (en) | Heat pipe temperature management system for a turbomachine | |
RU2483265C2 (en) | General-purpose recuperator assembly for waste gases of gas turbine | |
US8359824B2 (en) | Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant | |
EP3075953A1 (en) | Heat pipe temperature management system for a turbomachine | |
Jaber et al. | Short review on heat recovery from exhaust gas | |
JP2014157001A5 (en) | ||
EP2241728A2 (en) | Apparatus and method for cooling a turbine using heat pipes | |
CN101776400A (en) | Forced-draft direct water film evaporative air-cooling condensor system | |
JP6074504B2 (en) | Intercooler heat exchanger and water extraction device | |
CN105423772A (en) | Power station air cooling system adopting combined refrigeration with shaft seal steam leakage of steam turbine and continuous blow-down waste heat of boiler as well as method for predicting heat-transfer coefficient of air-cooling condenser | |
JP2010038536A (en) | Heat recovery system for turbomachine, and method of operating heat recovery steam system for turbomachine | |
EP2447480A2 (en) | Air cooled condenser fogging control system | |
JP2008255822A (en) | Combined cycle power generation plant and heat exchanger | |
JP2011202657A (en) | Chiller condensate system | |
RU2472020C2 (en) | Regenerative heat exchanger built into gas-turbine plant | |
JP2012057617A5 (en) | ||
WO2010038288A1 (en) | Combined cycle electric power generation plant and heat exchanger | |
TWM423819U (en) | Heat-pipe type heat exchanger structure | |
CN214063064U (en) | Shaft seal steam cooling device for reducing shaft vibration | |
CN207648903U (en) | A kind of classification steam extraction cascade utilization heating system | |
JP2017089973A (en) | Waste heat recovery system and cogeneration system | |
US11879691B2 (en) | Counter-flow heat exchanger | |
CN211288041U (en) | Condensation secondary heat extraction device of air compressor | |
RU2584749C1 (en) | Turbo compressor power plant | |
CN203224144U (en) | Evaporator heat-radiating module of steam-turbine exhaust-steam residual-heat utilizing absorption-type heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160304 |