RU38200U1 - Газотурбинная многофункциональная установка - Google Patents

Abstract

Газотурбинная многофункциональная установка, содержащая входное пылезащитное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину, редуктор, выходное устройство и альтернатор, отличающаяся тем, что между компрессором и пылезащитным устройством установлены направляющие поворотные лопатки.

Description

ffiil s

.2 r«ii jttii.iitfiitf

,1,.-А

ГАЗОТУРБИННАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

Предлагаемая полезная модель «Газотурбинная многофункциональная установка относится к теплоэнергетике, конкретнее к области технических устройств хозяйственного назначения, использующих газотурбинную технику. В разных модификациях установка может быть применена для выработки электроэнергии, сушки сырых материалов, выработки водяного пара, нагрева воды и др.

Известны газотурбинные устройства, обеспечивающие подачу сжатого воздуха и электроэнергию к агрегатам на летательных аппаратах, называемые вспомогательными силовыми установками (ВСУ), описание которых приведено в ряде изданий, например, в энциклопедии «Авиация, научное издательство «Большая Российская Энциклопедия, Центральный аэрогидродинамический институт им.проф. Н.Е. Жуковского. Москва 1994г. С. 161.

МПК Р02С6/18

УСТАНОВКА

Основными недостатками данных ВСУ является то, что они не могут быть сколько-нибудь широко использованы для хозяйственных нужд, так как конструктивно они выполнены с ограниченными возможностями использования свободной энергии газогенератора и относительно небольшим ресурсом в соответствии с требованиями для конкретного летательного аппарата.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение использования ее в различных областях хозяйства в широком диапазоне режимов работы.

Технический результат достигается в заявляемой газотурбинной Многофункциональной установке, на базе турбокомпрессорного газогенератора, которая содержит входное пылезаш;итное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину, редуктор, выходное устройство, рекуператор, альтернатор, при этом для управления свободной энергией газогенератора перед компрессором установлены поворотные направляюш;ие лопатки, а выходное устройство выполнено в виде диффузора или конфузора.

На фиг. 1 изображена схема газотурбинной многофункциональной установки.

На фиг.2 показана схема варианта применения установки в качестве эжектора для сушки зерна.

На фиг.З показана схема применения установки как паровой котел.

На фиг.4 показана схема применения установки в качестве газо-водяного рекуператора.

Основой предлагаемой установки на фиг.1 является газогенератор, включающий в себя компрессор 1 с поворотными направляющими лопатками 2, многотопливную камеру 3 сгорания (керосин, дизельное топливо, бензин, пропан), турбину 4, входное пылезащитное устройство 5, выходное устройство 6, выполненное в виде диффузора или конфузора, в зависимости от применения заявляемой установки, съемного газо-воздушного рекуператора 7, служащего для снижения расхода топлива, который может заменяться при использовании

установки для нагрева воды газо-водяным рекуператором 7, альтернатор 9, редуктор 8 для привода альтернатора 9 с требуемой для него частотой вращения.

Предлагаемое полезное устройство отличается от известных вспомогательных силовых установок большей универсальностью применения, возможностью использования в различных областях хозяйства в широком диапазоне режимов, требуемых для конкретного применения, а также возможностью обеспечения больших ресурсов и хороших эмиссионных характеристик, обеспечением постоянства частоты вращения сменных альтернаторов независимо от их мощности без сложной регулирующей аппаратуры.

Это достигается постоянством частоты вращения ротора газогенератора после его запуска, независимо от потребного для работы уровня свободной энергии, что обеспечивается наличием поворотных направляющих лопаток. Частота вращения ротора газогенератора принимается в зависимости от требуемой частоты вращения ротора альтернаторов и конструкции редуктора. Уровень свободной энергии газогенератора для каждого из возможных применений устройства устанавливается положением направляющих лопаток, а постоянство физической частоты вращения поддерживается регулятором (на схеме не показан). При изменении угла установки поворотных лопаток изменяется характеристика компрессора. Так уменьшение угла установки приводит к уменьшению расхода воздуха через газогенератор и уменьшению степени повышения давления в компрессоре, изменяется и его КПД. В конечном счете свободная энергия газогенератора зпменьшается. При увеличении угла установки лопаток произойдет обратное и свободная энергия увеличится. Свободная энергия в различных приложениях реализуется либо в мощность для привода альтернаторов, либо в энергию вь1ходящей из газогенератора газовой струи.

s

3 например, для работы эжектора, либо в тепловую энергию - применительно к

теплогенераторам.

Работа заявляемой многофункциональной газотурбинной установки осуществляется следующим образом.

При использовании заявляемого устройства для привода альтернаторов 9 в тракте за турбиной 4 на фиг. 4 устанавливают газо-воздушный рекуператор 7, с целью предварительного подогрева воздуха, поступающего из компрессора 1 в камеру 3 сгорания, а на выходе 6 из газогенератора устанавливают диффузорный насадок, что приводит к увеличению перепада давления на турбине 4. Все это, в конечном счете, приводит к повышению эффективного коэффициента полезного действия установки.

В случае применения устройства в качестве теплогенератора для сушки, на фиг. 2, газо-воздушный рекуператор 7 не устанавливают, т.к. все тепло сгоревшего в камере 3 сгорания топлива полностью полезно используется в процессе сушки. При работе устройства в качестве теплогенератора с эжектором, фиг.2, на выходе из газогенератора вместо диффузорного насадка устанавливают конфузорный насадок, служащий эжектирующим соплом эжектора.

Газо-воздушный рекуператор за турбиной .4 не устанавливают и в случае применения устройства в качестве теплогенератора для подогрева воды в паровом котле, фиг.З, а также при подогреве воды для каких-либо хозяйственных нужд, фиг.4. В последнем случае вместо газо-воздушного рекуператора за выходным устройством устанавливают газо-водяной рекуператор 7. Работа теплогенераторов осуществляют при установленном диффузорном насадке на выходе из газогенератора, если не потребуется иное при конкретном применении, например, потребуется повысить давление затурбинного газа для проталкивания его через каналы газо-водяного рекуператора 7 или повысить температуру

4

газа для более эффективной работы последнего. В этом случае площадь выходного насадка специально подбирают.

В предлагаемом устройстве могут быть достигнуты хорошие характеристики эмиссии с помощью вращающейся форсунки, установленной на роторе газогенератора.

Большому ресурсу установки способствует практически отсутствие переходных режимов, кроме запуска, а также установка на входе в газогенератор входного пылезащитного устройства 5.

Таким образом, предлагаемое устройство сочетает в себе различные возможности применения для хозяйственных нужд, выполнено на базе одного конкретного турбокомпрессорного газогенератора и не требует сложной регулирующей аппаратуры, т.к. необходимый уровень свободной энергии может устанавливаться даже «вручную - установкой поворотных направляющих лопаток 2 на фиксированный угол.

Claims (1)

1. Газотурбинная многофункциональная установка, содержащая входное пылезащитное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину, редуктор, выходное устройство и альтернатор, отличающаяся тем, что между компрессором и пылезащитным устройством установлены направляющие поворотные лопатки.