RU35381U1

RU35381U1 - Система охлаждения турбины газотурбинной установки

Info

Publication number: RU35381U1
Application number: RU2003128298/20U
Authority: RU
Inventors: В.М. Борщанский
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2004-01-10

Description

../г- ;;-; {.-

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТУРБРШЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к области газотурбостроения, создающего газотурбинные установки (ГТУ) для энергетики, газоперекачки и других применений в народном хозяйстве.

Известны предложения по авиационным газотурбинным двигателям с системой охлаждения турбины, в которой для снижения температуры охлаждающего турбину воздуха используется хладоресурс топлива путем применения топливо-воздушного теплообменника (см. например, Борщанский В.М., Литвинов Ю.А. Особенности регулирования ГТД с топливовоздушным теплообменником в системе охлаждения турбины, труды ЦИАМ N827 Теплообменные аппараты газотурбинных двигателей, 1979 г).

Однако, такие системы охлаждения с топливовоздушным теплообменником не пригодны для применения на наземных газотурбинных установках, имеющих существенно меньшие расходы топлива (а следовательно и хладоресурса) по сравнению с расходом топлива авиационных двигателей на форсированном режиме.

МКИ F 02 с 7/12

Наиболее близким, по мнению автора, техническим решением к заявляемому является система охлаждения турбины авиационных двухконтурных газотурбинных двигателей, в которой для снижения температуры охлаждающего турбину воздуха используется расположенный во втором контуре двухконтурного турбореактивного двигателя воздухо-воздушный теплообменник (ВВТ), установленный в системе охлаждения по воздушному контуру за системой отбора воздз а из компрессора и перед входом охлаждаюш;его воздуха в турбину двигателя (патент США №4,254,618 от 10 марта 1981г.).

Применение таких систем охлаждения позволяет суш;ественно повысить температуру газа перед турбиной, что обеспечивает повышение эффективности двигателя (повышение тяги, снижение удельного расхода топлива, увеличение ресурса деталей горячей части двигателя).

Однако, такая система охлаждения с ВВТ не пригодна для применения в наземных ГТУ, в которых отсутствует второй контур.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности системы охлаждения турбины наземных ГТУ.

Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения турбины за системой отбора воздуха из компрессора и перед входом охлаждаюш;его воздуха в турбину устанавливается жидкостно-воздушный теплообменник, включенный в замкнутый жидкостной контур со встроенным насосом, а замкнутый жидкостной контур, в свою очередь, встроен в один из контуров жидкостно-водяного теплообменника, у которого вход второго контура включен в сеть подачи охлаждаюш;ей воды.

На чертеже изображена схема описываемой системы охлаждения турбины ГТУ, где представлены: газотурбинная установка 1, жидкостновоздушный теплообменник 2, вход 3 в воздушный контур теплообменника 2, система 4 отбора воздуха из компрессора 5, вход 6 охлаждаюш;его воздуха в турбину 7, замкнутый жидкостной контур 8, насос 9, жидкостно-водяной теплообменник 10, вход 11 во второй контур теплообменника 10, к которому подсоединена сеть 12 подачи охлаждаюп ;ей воды.

2

Изображенная на чертеже системы охлаждения турбины ГТУ работает следующим образом.

При работе газотурбинной установки 1 воздух, отбираемый из компрессора 5 на охлаждение турбины 7, направляется в жидкостно-воздушный теплообменник 2, у которого вход 3 воздушного контура соединен магистралью с системой 4 отбора охлаждающего воздуха из компрессора 5, а выход со входом 6 охлаждающего воздуха в турбину 7. В этом теплообменнике 2, включенным в замкнутый контур 8, воздух охлаждается циркулирующей в замкнутом контуре 8 под действием встроенного насоса 9 специально подготовленной, не выделяющей накипи, водой или другой жидкостью с аналогичным качеством. Затем охлаждающий возд} направляется в тзфбину 7, а жидкость по замкнутому контуру 8 направляется в жидкостно-водяной теплообменник 10, во вход 11 второго контура которого подается вода из водопроводной сети 12 (или в корабельных установках - забортная), которая охлаждает циркулирующую в замкнутом контуре 8 жидкость.

Использование предлагаемого устройства - систем охлаждения турбины позволяет существенно повысить эффективность ГТУ, путем повышения температуры газа перед турбиной (например, с существующего уровня 1500К до 1700-1800К), что обеспечит существенное повышение мощности установки (в простом цикле на 40-50%) и снижение удельного расхода топлива. Другим направлением повышения эффективности ГТУ может быть использование реализуемого в системе охлаждения хладоресурса на увеличение ресурса деталей горячей части установки. Возможно одновременное использование обоих направлений для повышения эффективности ГТУ, путем частичного использования хладоресурса на повышение температуры газа перед турбиной, а частично на увеличение ресурса деталей горячей части.

Claims

Система охлаждения турбины газотурбинной установки (ГТУ), содержащая теплообменник, установленный по воздушному контуру за системой отбора воздуха из компрессора и перед входом охлаждающего воздуха в турбину, отличающаяся тем, что этот теплообменник включен в замкнутый жидкостной контур со встроенным насосом, а замкнутый жидкостной контур, в свою очередь, встроен в один из контуров жидкостно-водяного теплообменника, второй контур которого включен в сеть подачи воды.