RU2582373C2

RU2582373C2 - Turbo machine with flow section heating

Info

Publication number: RU2582373C2
Application number: RU2014123934/06A
Authority: RU
Inventors: Лев Федорович Ростовщиков
Original assignee: Лев Федорович Ростовщиков
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2016-04-27
Also published as: RU2014123934A

Abstract

FIELD: turbine.

SUBSTANCE: invention relates to steam and gas turbines. Turbine with heating of flow part at least includes a housing with a channel for gas or liquid heating flow part, rotor, vanes; inlet branch pipe for gas or liquid heating flow section, outlet branch pipe for gas or liquid heating flow section; working medium inlet branch pipe, outlet branch pipe of working medium, bearing assembly, end seal. All parts of flow section, including turbine housing with channel for gas or liquid flow section heating is carried out to increase heat exchange surface with tubes, ribs, for heating working medium during its expansion in turbine, thus producing isothermal expansion process in turbine.

EFFECT: invention is aimed at increasing efficiency of steam and gas turbines, as a result, higher efficiency.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к паровым и газовым турбинам. The invention relates to steam and gas turbines.

Близким по технической сути, или аналогом, является двигатель внешнего сгорания Стирлинга [Уокер Г., Машины, работающие по циклу Стирлинга, М., Энергия, 1978, стр. 56, рис. 6-1]. В двигателе Стирлинга нагрев и расширение рабочего тела, газа происходит при постоянной температуре, это примерно изотермический процесс. Теплообменный цилиндр имеет сложную конструкцию, где нагрев или охлаждение производится через стенку цилиндра, для увеличения поверхности теплообмена используется система трубок и ребер. Нагревательная головка в ряде случаев заполняется расплавом вещества, обладающего большой теплотой плавления, как расплав окиси алюминия или фтористый литий. Недостатком двигателя Стирлинга можно считать малую удельную мощность в отношении массы, малую единичную мощность. Теоретический коэффициент полезного действия двигателей внешнего сгорания может достигать 70% [Смирнов Г.В. Двигатели внешнего сгорания, М., Знание,1967, стр. 7].Close in technical essence, or analog, is the Stirling external combustion engine [Walker G., Stirling cycle machines, M., Energy, 1978, p. 56, Fig. 6-1]. In the Stirling engine, heating and expansion of the working fluid, gas occurs at a constant temperature, this is approximately an isothermal process. The heat exchange cylinder has a complex structure, where heating or cooling is performed through the cylinder wall; a system of tubes and fins is used to increase the heat exchange surface. In some cases, the heating head is filled with a melt of a substance with a high heat of fusion, such as molten aluminum oxide or lithium fluoride. The disadvantage of the Stirling engine can be considered a low specific power in relation to mass, a small unit power. The theoretical efficiency of external combustion engines can reach 70% [G. Smirnov Engines of external combustion, M., Knowledge, 1967, p. 7].

К аналогам можно отнести двигатель предложенный патентом [RU 2379532], который предлагает производить нагрев рабочего тела двигателя в контуре 1 теплообменником 33, горелкой 8, корпусами рабочих цилиндров двигателя Стирлинга, в контуре 2 только теплообменником 34. Это точки, зоны достижения заданной температуры рабочим телом, но для поддержания этой температуры в процессе расширения рабочего тела в двигателе нет технических устройств, не ставится такая задача, а ставиться задача непрерывного полета в течение суток и более с использованием ядерного реактора. Следовательно, это не изотермический процесс.Analogs include the engine proposed by the patent [RU 2379532], which proposes to heat the working fluid of the engine in circuit 1 with a heat exchanger 33, burner 8, the bodies of the working cylinders of the Stirling engine, in circuit 2 only with heat exchanger 34. These are points, zones where the working fluid reaches the set temperature but to maintain this temperature in the process of expansion of the working fluid in the engine there are no technical devices, such a task is not posed, but the task of continuous flight for a day or more using nuclear oh reactor. Therefore, this is not an isothermal process.

Наиболее близким по технической сути, или прототипом, является многоагрегатная, многокамерная с промежуточными камерами сгорания газотурбинная установка [Архаров А.М., Афанасьев В.Н. Теплотехника, М, Издательство МГТУ Им. Н.Э. Баумана, 2004, стр. 299, рис. 4.32]. Основное назначение такой схемы получение высокой удельной мощности и повышение КПД. В паротурбинных установках применяют также промежуточный перегрев пара для увеличения работы цикла, следовательно, КПД. В качестве прототипа можно представить газотурбинную установку [Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки, М., Высшая школа, 1970, стр. 16, рис. 8], где турбина с главной камерой сгорания и четырьмя дополнительными камерами сгорания, а на [Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки, М., Высшая школа, 1970, стр. 15, рис. 7] соответствующая диаграмма в виде ломаной линии с 5 вершинами. На диаграмме соответствующей тепловому процессу этой газотурбинной установки верхние точки относятся примерно к изотерме, и 4 нижние точки относятся примерно к адиабате. Следовательно, только вблизи каждой горелки процесс расширения рабочего тела в турбине приближается к изотермическому процессу, а затем возвращается к адиабатическому. Турбинные установки обладают высокой единичной и удельной мощностью, следовательно, повышение их КПД всегда актуально.The closest in technical essence, or prototype, is a multi-unit, multi-chamber with intermediate combustion chambers gas turbine unit [Arkharov AM, Afanasyev V.N. Heat engineering, M, Publishing house MGTU im. N.E. Bauman, 2004, p. 299, fig. 4.32]. The main purpose of such a scheme is to obtain high specific power and increase efficiency. In steam turbine plants, intermediate steam superheating is also used to increase the cycle operation, and therefore, the efficiency. As a prototype, you can imagine a gas turbine installation [Uvarov V.V. Gas turbines and gas turbine installations, M., Higher School, 1970, p. 16, Fig. 8], where a turbine with a main combustion chamber and four additional combustion chambers, and on [Uvarov V.V. Gas turbines and gas turbine installations, M., Higher School, 1970, p. 15, Fig. 7] the corresponding diagram in the form of a broken line with 5 vertices. In the diagram corresponding to the thermal process of this gas turbine installation, the upper points refer approximately to the isotherm, and the 4 lower points refer approximately to the adiabat. Therefore, only near each burner does the process of expansion of the working fluid in the turbine approach the isothermal process, and then return to the adiabatic one. Turbine units have a high unit and specific power, therefore, increasing their efficiency is always relevant.

Задачей изобретения является при сохранении достоинства аналога как высокий теоретический коэффициент полезного действия, а прототипов, высокую единичную и удельную мощность, представить простую технологичную конструкцию и надежную.The objective of the invention is, while maintaining the dignity of the analogue as a high theoretical coefficient of performance, and prototypes, high unit and specific power, to provide a simple technological design and reliable.

Указанный технический результат достигается тем, что весь канал движения рабочего тела, газа или пара, проточная часть турбины, по меньшей мере, корпус, сопловые и направляющие аппараты, обоймы, диафрагмы выполняются с каналами, трубками ребрами для газа или жидкости нагрева. Нагрев проточной части производится теплоносителем или отходящими газами или определенной частью рабочего тела и является способом осуществления изотермического процесса расширения в турбине. При нагреве проточной части турбины расширение рабочего тела в турбине будет происходить одновременно и повсеместно с нагревом по всей проточной части, по крайней мере, через корпус турбины.The specified technical result is achieved in that the entire channel of movement of the working fluid, gas or steam, the flow part of the turbine, at least the housing, nozzle and guide devices, clips, orifice plates are made with channels, tubes, fins for gas or heating fluid. The heating of the flowing part is carried out with a coolant or exhaust gases or a certain part of the working fluid and is a method of implementing an isothermal expansion process in a turbine. When heating the flow part of the turbine, the expansion of the working fluid in the turbine will occur simultaneously and everywhere with heating throughout the flow part, at least through the turbine body.

Следовательно, все точки на соответствующей диаграмме будут примерно на изотерме, без ломаной линии. Следовательно, турбина с нагревом проточной части, по крайней мере, через корпус турбины, предлагает другой, более простой и эффективный способ приближения к изотермическому процессу расширения рабочего тела в турбине в сравнении с прототипами.Therefore, all points on the corresponding diagram will be approximately on the isotherm, without a broken line. Therefore, a turbine with heating of the flow part, at least through the turbine housing, offers another, simpler and more efficient way to approach the isothermal process of expanding the working fluid in the turbine in comparison with the prototypes.

Подобная конструкция проточной части, по меньшей мере, корпуса с каналами, трубками, ребрами и другими устройствами турбокомпрессора с охлаждением обеспечит примерно изотермический процесс при сжатии рабочего тела.A similar design of the flow part of at least the housing with channels, tubes, ribs and other devices of the turbocharger with cooling will provide an approximately isothermal process during compression of the working fluid.

Нагреваемая турбина и охлаждаемый турбокомпрессор приближают процесс нагрева и охлаждения к изотермическому процессу, совместно могут быть использованы для осуществления замкнутого теплового цикла [Уокер Г., Машины, работающие по циклу Стирлинга, М., Энергия, 1978,. стр. 26, 27].A heated turbine and a cooled turbocompressor bring the heating and cooling process closer to the isothermal process, can be used together to implement a closed heat cycle [Walker G., Stirling cycle machines, M., Energy, 1978 ,. p. 26, 27].

Как следствие, применение турбин с нагревом сделает более эффективными тепловые процессы, чем обеспечивает прототип, следовательно, увеличится КПД тепловых процессов в сравнении с классическими турбинами.As a result, the use of heating turbines will make thermal processes more efficient than the prototype provides, therefore, the efficiency of thermal processes will increase in comparison with classical turbines.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая ТУРБИНА С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ обеспечат повышение КПД установок с ней в сравнении с прототипом. Автору не известна подобная конструкция турбины. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».A comparable analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed TURBINE WITH HEATING OF THE FLOWING PART will provide an increase in the efficiency of the plants with it in comparison with the prototype. The author is not aware of such a turbine design. Therefore, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».Comparison of the proposed solutions with the prototype allowed us to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "Inventive step".

Сущность технического решения подтверждается чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) на которых представлены устройство турбины и схемы турбоустановок с применением ТУРБИНЫ С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ.The essence of the technical solution is confirmed by the drawings (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) on which the turbine device and turbine installation diagrams using the TURBINES WITH A HEATING FLOW PART are presented.

На фиг. 1 представлен вариант устройства заявляемой турбины в виде радиально-осевой турбины с нагревом проточной части, где ротор 1; рабочие лопатки 3; сопловые лопатки 7; подшипниковый узел 9; концевое уплотнение 10. Корпус 5 имеет канал 11 для прохода нагревающих газов или жидкости, входной патрубок 6 для газа или жидкости нагрева проточной части; выходной патрубок 8 для газа или жидкости нагрева проточной части; входной патрубок 2 рабочего тела; выходной патрубок 4 рабочего тела, проточная часть турбины 12. При работе турбины, поступающее рабочее тело в патрубок 2, в процессе расширения в турбине нагревается по принципу противотока частью отходящих газов или теплоносителем атомной станции или другими способами или определенной частью рабочего тела, поступающими через патрубок 6. Представленная конструкция позволяет получить примерно изотермический процесс расширения рабочего тела при работе турбины. Подобную конструкцию имеет турбокомпрессор с охлаждением рабочего тела для получения примерно изотермического процесса сжатия при работе его, варианты конструкций которых представлены патентами [6]. Представленный на фиг. 1 вариант конструкции турбины простейший и имеет простую проточную часть, имеющую только корпус с каналами для прохода нагревающих газов или жидкости. Такой способ нагрева проточной части турбины производится теплоносителем или отходящими газами или теплоносителем или определенной частью рабочего тела является способом осуществления изотермического процесса расширения в турбине и применим и для более сложных турбин.In FIG. 1 shows a variant of the device of the inventive turbine in the form of a radial-axial turbine with heating of the flow part, where the rotor 1; working blades 3; nozzle blades 7; bearing assembly 9; end seal 10. The housing 5 has a channel 11 for the passage of heating gases or liquid, an inlet pipe 6 for gas or heating fluid flow part; outlet pipe 8 for gas or fluid heating the flow part; inlet pipe 2 of the working fluid; the outlet pipe 4 of the working fluid, the flow part of the turbine 12. During the operation of the turbine, the incoming working fluid in the pipe 2, in the process of expansion in the turbine, is heated by the countercurrent principle by a part of the exhaust gases or the coolant of the nuclear power plant or by other methods or a specific part of the working fluid coming through the pipe 6. The presented design allows you to get approximately isothermal process of expansion of the working fluid during operation of the turbine. A similar design has a turbocharger with cooling of the working fluid to obtain an approximately isothermal compression process during its operation, design options which are presented by patents [6]. Presented in FIG. 1 design of the turbine is the simplest and has a simple flow part having only a housing with channels for the passage of heating gases or liquids. Such a method of heating the turbine flow part is carried out using a heat carrier or exhaust gases or a heat carrier or a certain part of the working fluid is a method of carrying out an isothermal expansion process in a turbine and is also applicable to more complex turbines.

На фиг. 2 представлен один из вариантов использования заявляемой турбины в схеме паротурбинной установки. На схеме часть цилиндров 21 турбины выполнена с нагревом проточной части рабочим телом, паром, поступающим из котла-нагревателя 20, а другая часть цилиндров 14 турбины классическая без нагрева. Следовательно, цилиндры 21 турбины обеспечивают примерно изотермический процесс расширения, а цилиндры 14 турбины адиабатический процесс расширения. На схеме [Фиг. 2] насос 16, конденсатор 15, подогреватель 19, нагрузка 18, подача топлива 13.In FIG. 2 presents one of the options for using the inventive turbine in a steam turbine installation. In the diagram, a part of the turbine cylinders 21 is made with heating the flowing part with a working fluid, steam coming from the boiler-heater 20, and the other part of the turbine cylinders 14 is classical without heating. Therefore, the turbine cylinders 21 provide an approximately isothermal expansion process, and the turbine cylinders 14 an adiabatic expansion process. In the diagram [FIG. 2] pump 16, condenser 15, heater 19, load 18, fuel supply 13.

Только при изотермическом процессе расширения вся подведенная тепловая энергия превращается механическую работу, что повышает КПД турбины в сравнении с классической турбиной.Only with the isothermal expansion process does all the supplied thermal energy turn into mechanical work, which increases the turbine's efficiency in comparison with a classical turbine.

На фиг. 3 представлен вариант использования турбин с нагревом проточной части в схеме с замкнутым тепловым циклом и двумя турбоагрегатами. На схеме [Фиг. 3] нагреватель 30 с подачей топлива 31 и отходящими газами 22; турбина 32 с нагревом проточной части отходящими газами; турбина 25 классическая, адиабатного расширения; турбокомпрессор 28 с охлаждением проточной части; турбокомпрессор 24 классический, адиабатного сжатия. Турбина 32 обеспечивает при работе примерно изотермический процесс расширения, а турбокомпрессор 28 обеспечивает при работе примерно изотермический процесс сжатия. На схеме [Фиг. 3] регенератор 29, охладитель 27, нагрузка 23, нагрузка 26. В ряде случаев из этой схемы можно исключить регенератор 29, охладитель 27, или ограничить их функции. Сочетание последовательно примерно изотермического расширения, адиабатного расширения, примерно изотермического сжатия, адиабатного сжатия позволит увеличить КПД замкнутого цикла с использованием ТУРБИН С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ, в сравнении с классическим КПД замкнутого цикла.In FIG. Figure 3 shows the option of using turbines with heating the flow part in a closed-loop thermal cycle circuit and two turbine units. In the diagram [FIG. 3] a heater 30 with a fuel supply 31 and exhaust gases 22; turbine 32 with heating the flow part of the exhaust gases; classic turbine 25, adiabatic expansion; turbocharger 28 with cooling of the flow part; 24 turbocharger classic, adiabatic compression. The turbine 32 provides an approximately isothermal expansion process during operation, and the turbocompressor 28 provides an approximately isothermal compression process during operation. In the diagram [FIG. 3] regenerator 29, cooler 27, load 23, load 26. In some cases, regenerator 29, cooler 27 can be excluded from this scheme or their functions can be limited. The combination of sequentially approximately isothermal expansion, adiabatic expansion, approximately isothermal compression, adiabatic compression will increase the efficiency of a closed cycle using TURBINES WITH HEATING A FLOW, in comparison with the classical efficiency of a closed cycle.

Для понимания сущности технического решения предлагаемого автором приведу подробное описание конструкции турбин с нагревом проточной части и схем турбоустановок с ними. На фиг. 1 представлен вариант устройства заявляемой турбины в виде радиально-осевой турбины с нагревом проточной части, где ротор 1; рабочие лопатки 3; сопловые лопатки 7; подшипниковый узел 9; концевое уплотнение 10.To understand the essence of the technical solution proposed by the author, I will give a detailed description of the design of turbines with heating of the flow part and schemes of turbine units with them. In FIG. 1 shows a variant of the device of the inventive turbine in the form of a radial-axial turbine with heating of the flow part, where the rotor 1; working blades 3; nozzle blades 7; bearing assembly 9; end seal 10.

Корпус 5 с каналом 11 для прохода нагревающих газов или жидкости имеет входной патрубок 6 для газа или жидкости нагрева проточной части; выходной патрубок 8 для газа или жидкости нагрева проточной части; входной патрубок 2 рабочего тела; выходной патрубок 4 рабочего тела, проточная часть турбины 12. При работе турбины, поступающее рабочее тело в патрубок 2, в процессе расширения в турбине нагревается по принципу противотока частью отходящих газов или теплоносителем атомной станции или отдельной газовой камерой сгорания или другими способами или определенной частью рабочего тела, поступающими через патрубок 6. Представленная конструкция позволяет нагревать рабочее тело в процессе расширения в турбине, следовательно, получить примерно изотермический процесс расширения рабочего тела при работе турбины. Подобную конструкцию имеет турбокомпрессор с охлаждением рабочего тела для получения примерно изотермического процесса сжатия при работе его [RU 2499894, 2441998, 2500894, 2144647, 2151310]. Такой способ нагрева проточной части турбины производится теплоносителем или отходящими газами или определенной частью рабочего тела является способом осуществления изотермического процесса расширения в турбине и применим для более сложных турбин. Для примера [Архаров А.М., Афанасьев В.Н. Теплотехника, М, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, стр. 276, стр. 277, рис. 4.17] представлена конструкция турбины К-300 с более сложной конструкции и сложной проточной частью. Где рабочее тело поступает в цилиндр высокого давления, проходит пять ступеней его в одном направлении, поворачивает на 180 градусов и проходит еще шесть ступеней его и через перегреватель попадает в цилиндр среднего давления, проходит все двенадцать ступеней его, разделяется на три потока и попадает в цилиндр низкого давления с пятью ступенями в каждом потоке. Как на фиг. 1, так и в К-300 способ нагрева проточной части турбины, всего канала движения рабочего тела будут подобные, по меньшей мере, это нагреваемый корпус с каналами для газа или жидкости нагрева проточной части турбины.The housing 5 with a channel 11 for the passage of heating gases or liquids has an inlet pipe 6 for gas or liquid heating the flow part; outlet pipe 8 for gas or fluid heating the flow part; inlet pipe 2 of the working fluid; the outlet pipe 4 of the working fluid, the flow part of the turbine 12. During the operation of the turbine, the incoming working fluid in the pipe 2, in the process of expansion in the turbine, is heated against the principle of countercurrent part of the exhaust gases or the coolant of a nuclear power plant or a separate gas combustion chamber or other methods or a specific part of the working bodies flowing through the nozzle 6. The presented design allows you to heat the working fluid during the expansion process in the turbine, therefore, to obtain approximately isothermal expansion process p bochego body during operation of the turbine. A similar design has a turbocharger with cooling of the working fluid to obtain an approximately isothermal compression process during operation [RU 2499894, 2441998, 2500894, 2144647, 2151310]. Such a method of heating the flow part of the turbine is carried out by a coolant or exhaust gases or a certain part of the working fluid is a method of implementing an isothermal expansion process in the turbine and is applicable to more complex turbines. For an example [Arkharov A.M., Afanasyev V.N. Heat engineering, M, Publishing house MGTU im. N.E. Bauman, 2004, p. 276, p. 277, fig. 4.17] presents the design of the K-300 turbine with a more complex structure and a complex flow part. Where the working fluid enters the high-pressure cylinder, passes five stages in one direction, rotates 180 degrees and passes six more stages, and through the superheater it enters the medium-pressure cylinder, passes all twelve stages of it, is divided into three flows and enters the cylinder low pressure with five steps in each stream. As in FIG. 1, and in K-300 the method of heating the flow part of the turbine, the entire channel of movement of the working fluid will be similar, at least it is a heated case with channels for gas or liquid heating the flow part of the turbine.

При организации нагрева проточной части турбины К-300, от места поступления в цилиндр низкого давления до места поступления рабочего тела в цилиндр высокого давления, без поступления в перегреватель, по способу нагрева, показанному на фиг. 1, в цилиндрах высокого и среднего давления будет иметь место примерно изотермический процесс расширения, а в цилиндре низкого давления будет примерно адиабатический процесс расширения.When arranging heating of the flow part of the K-300 turbine, from the place of entry into the low-pressure cylinder to the place of entry of the working fluid into the high-pressure cylinder, without entering the superheater, according to the heating method shown in FIG. 1, an approximately isothermal expansion process will take place in the high and medium pressure cylinders, and an approximately adiabatic expansion process will take place in the low pressure cylinder.

Весь канал движения рабочего тела, газа или пара, проточная часть турбины, включая корпус с каналами, сопловые и направляющие аппараты, обоймы, диафрагмы выполняются, совместно или по отдельности, с каналами, трубками для газа или жидкости нагрева, ребрами для увеличения поверхности теплообмена. Каналы, трубы в ряде случаев заполняются расплавом вещества, обладающего большой теплотой плавления, как расплав окиси алюминия или фтористый литий, установив дополнительный нагреватель расплава отходящими газами или рабочим телом или теплоносителем атомной станции.The entire channel of movement of the working fluid, gas or steam, the flow part of the turbine, including the casing with the channels, nozzle and guide devices, clips, orifice plates are made, jointly or separately, with channels, tubes for gas or heating fluid, fins to increase the heat exchange surface. In some cases, channels and pipes are filled with a melt of a substance with a high heat of fusion, such as an aluminum oxide melt or lithium fluoride, by installing an additional melt heater with exhaust gases or with a working fluid or coolant of a nuclear power plant.

Такой способ нагрева проточной части турбины производится теплоносителем или отходящими газами или определенной частью рабочего тела с целью создания изотермического процесса расширения в турбине и применим для более сложных турбин.This method of heating the flow part of the turbine is carried out with a coolant or exhaust gases or a certain part of the working fluid in order to create an isothermal expansion process in the turbine and is applicable for more complex turbines.

На фиг. 2 представлен один из вариантов использования заявляемой турбины в схеме паротурбинной установки. На схеме часть цилиндров 21 турбины выполнена с нагревом проточной части рабочим телом, паром, поступающим из котла-нагревателя 20, а другая часть цилиндров 14 турбины классическая без нагрева. Следовательно, цилиндры 21 турбины обеспечивают примерно изотермический процесс расширения, а цилиндры 14 турбины адиабатический процесс расширения. На схеме [Фиг. 2] питательный насос 16, конденсатор 15, подогреватель 19, нагрузка 18, подача топлива 13.In FIG. 2 presents one of the options for using the inventive turbine in a steam turbine installation. In the diagram, a part of the turbine cylinders 21 is made with heating the flowing part with a working fluid, steam coming from the boiler-heater 20, and the other part of the turbine cylinders 14 is classical without heating. Therefore, the turbine cylinders 21 provide an approximately isothermal expansion process, and the turbine cylinders 14 an adiabatic expansion process. In the diagram [FIG. 2] feed pump 16, condenser 15, heater 19, load 18, fuel supply 13.

В классических паротурбинных установках для повышения КПД используется промежуточный перегрев пара, то есть кратковременное, разовое приближение к начальной температуре пара, к изотерме [Архаров А.М., Афанасьев В.Н. Теплотехника, М., Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, стр. 99-100]. Только при изотермическом процессе расширения вся подведенная тепловая энергия превращается механическую работу, что повышает КПД заявляемой турбины в сравнении с классической турбиной.In classical steam turbine plants, to increase the efficiency, intermediate superheating of the steam is used, that is, a short-term, one-time approximation to the initial temperature of the steam, to the isotherm [Arkharov AM, Afanasyev VN Heat engineering, M., Publishing house MGTU im. N.E. Bauman, 2004, pp. 99-100]. Only with the isothermal expansion process, all the supplied thermal energy is converted to mechanical work, which increases the efficiency of the inventive turbine in comparison with a classical turbine.

На фиг. 3 представлен вариант использования турбин с нагревом проточной части в схеме с замкнутым тепловым циклом и двумя турбоагрегатами. На схеме нагреватель 30 с подачей топлива 31 и отходящими газами 22; турбина 32 с нагревом проточной части отходящими газами; турбина 25 классическая, адиабатного расширения; турбокомпрессор 28 с охлаждением проточной части; турбокомпрессор 24 классический, адиабатного сжатия. Турбина 32 обеспечивает при работе примерно изотермический процесс расширения, а турбокомпрессор 28 обеспечивает при работе примерно изотермический процесс сжатия [RU 2499894, 2441998, 2500894, 2144647, 2151310]. На схеме [Фиг. 3] регенератор 29, охладитель 27, нагрузка 23, нагрузка 26. В ряде случаев из этой схемы можно исключить регенератор 29, охладитель 27, или ограничить их функции. Сочетание последовательно примерно изотермического расширения, адиабатного расширения, примерно изотермического сжатия, адиабатного сжатия позволит увеличить КПД замкнутого цикла с использованием ТУРБИН С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ, в сравнении с классическим КПД замкнутого цикла.In FIG. Figure 3 shows the option of using turbines with heating the flow part in a closed-loop thermal cycle circuit and two turbine units. In the diagram, a heater 30 with a fuel supply 31 and exhaust gases 22; turbine 32 with heating the flow part of the exhaust gases; classic turbine 25, adiabatic expansion; turbocharger 28 with cooling of the flow part; 24 turbocharger classic, adiabatic compression. The turbine 32 provides an approximately isothermal expansion process during operation, and the turbocompressor 28 provides an approximately isothermal compression process [RU 2499894, 2441998, 2500894, 2144647, 2151310]. In the diagram [FIG. 3] regenerator 29, cooler 27, load 23, load 26. In some cases, regenerator 29, cooler 27 can be excluded from this scheme or their functions can be limited. The combination of sequentially approximately isothermal expansion, adiabatic expansion, approximately isothermal compression, adiabatic compression will increase the efficiency of a closed cycle using TURBINES WITH HEATING A FLOW, in comparison with the classical efficiency of a closed cycle.

Заявляемые турбины просто, легко вписываются в схемы парогазовых или газопаровых установок, где для нагрева проточной части турбины можно использовать энергию отработанных газов. Заявляемые турбины могут применяться на атомных станциях, где теплоноситель может использоваться непосредственно для нагрева проточной части турбины или через теплообменник промежуточного нагрева газа или жидкости или расплава веществ с высокой теплопроводностью и теплоемкостью.The inventive turbines simply, easily fit into the scheme of combined-cycle or gas-steam plants, where the energy of the exhaust gases can be used to heat the flow part of the turbine. The inventive turbines can be used at nuclear power plants, where the coolant can be used directly to heat the flow part of the turbine or through a heat exchanger for intermediate heating of gas or liquid or a melt of substances with high thermal conductivity and heat capacity.

Заявляемые турбины могут применяться на паротурбинных станциях, где для нагрева проточной части применима энергия отходящих газов или рабочее тело, как непосредственно, так и через промежуточный теплообменник.The inventive turbines can be used in steam turbine stations, where for heating the flow part, the energy of the exhaust gases or the working fluid is applicable, either directly or through an intermediate heat exchanger.

Следовательно, применение ТУРБИНЫ С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ повысит КПД многих энергетических установок.Consequently, the use of a TURBINE WITH HEATING FLOWING PART will increase the efficiency of many power plants.

Следовательно, производство ТУРБИН С НАГРЕВОМ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ будет экономически эффективнее, чем классических турбин.Consequently, the production of HEATING FLOW TURBINES will be more cost-effective than classic turbines.

Claims

The turbine with heating the flow part, at least includes a housing with a channel for gas or liquid heating the flow part, a rotor, rotor blades; inlet pipe for gas or liquid heating the flow part; outlet pipe for gas or liquid heating the flow part; the inlet pipe of the working fluid; outlet pipe of the working fluid; bearing assembly; end seal, characterized in that all the parts of the flowing part, including the turbine housing, with a channel for gas or heating fluid of the flowing part, are made to increase the heat exchange surface with tubes, fins, in order to heat the working fluid in the process of expansion in the turbine, therefore obtaining an isothermal expansion process in a turbine.