RU8414U1 - Газотурбинный двигатель - Google Patents

Abstract

Газотурбинный двигатель, содержащий газогенератор и силовой турбокомпрессорный агрегат, состоящий из вала, силовой турбины перерасширения, регенератора для подогрева газа перед камерой сгорания газогенератора, отопителя, радиатора и дожимающего компрессора, отличающийся тем, что в силовом турбокомпрессорном агрегате между силовой турбиной перерасширения и дожимающим компрессором установлен охладитель газа, а в газогенераторе между компрессором и камерой сгорания - подогреватель сжатого воздуха, которые связаны контуром промежуточного высокотемпературного теплоносителя, перекачиваемого посредством насоса, причем в контуре установлен охладитель теплоносителя, а также утилизационный теплообменник.

Description

Мт F 02C 3/073, 2/10

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована в энергетическом и транспортном машиностроении.

Газотурбинные двигатели (ГТД) обладают хорошими весогабаритными характеристиками, но часто уступают по экономичности двигателям внутреннего сгорания. В последние годы прослеживается тенденция повышения экономичности ГТД за счет усложнения его цикла работы. Так, перерасширив газ в силовой турбине до давления ниже атмосферного, потом охладив его и подав в атмосферу посредством дожимающего компрессора, можно получить дополнительную работу в цикле 1. Далее, можно повысить тепловую экономичность ГТД за счет полезного использования тепла газов за турбиной перерасширения.

Известен ГТД с выпуском из турбины при давлении ниже атмосферного 2, в котором тепло газа после турбины перерасширения используется для подогрева сжатого воздуха перед камерой сгорания двигателя. Недостаток известного устройства ГТД заключается в том, что в газовый тракт двигателя между турбиной перерасширения и дожимаюшлм компрессором встраиваются теплообменные поверхн5сти регенератора и отопителя, газ отводится в радиатор для его охлаждения и подачи на вход дожимаюш,его компрессора. Примен-ение нескольких теплообменников типа газ-воздух, нарушение прямотбчности газового тракта за счет отвода газа в радиатор приводит: к существенным потерям энергии на прокачку газа и, следовательно.

снижение полезной мощности двигателя.

Задачей полезной модели является увеличение экономичности ГТД с силовой турбиной перерасширения.

Это достигается тем, что в ГТД, содержащем газогенератор с подогревателем воздуха перед камерой сгорания и тепловой турбокомпрессорный агрегат, состоящий из вала, газовой турбины перерасширения, охладителя газа и дожимающего компрессора, достаточно во всех случаях, чтобы ГТД дополнительно содержал контур промежуточного высокотемпературного теплоносителя связывающего между собой охладитель газа, подогреватель воздуха , утилизационный теплообменник и охладитель теплоносителя.

Такое решение позволяет встроить в проточную часть газогенератора подогреватель воздуха типа воздух-жидкость и силового турбокомпрессорного агрегата охладитель газа типа газ-жидкость за счет компактности теплообменников 3 и снизить, таким образом, потери энергии на прокачку рабочего тела в тракте двигателя.

Следовательно, получаем дополнительную работу в цикле, что увеличивает суммарную мощность двигателя при прежнем расходе топлива, т.е. уменьшается удельный расход топлива и повышается экономичность двигателя. Утилизационный теплообменник позволяет универсально использовать тепло на теплофикационные нужды, в бинарном цикле для выработки дополнительной энергии и других целей, что увеличивает уровень использования тепла топлива до 75-85%.

На фиг.1 изображена принципиальная конструктивная схема газотурбинного двигателя. Газотурбинный двигатель содержит последовательно расположенные газогенератор, состоящий из компрессора 1, подогревателя воздуха 2, камеры сгорания 3 и турбины компрессора 4, силовой турбокомпрессорный агрегат, включающей силовую турбину

перерасширения 5, закрепленный с ней на одном валу дожимающий компрессор 7, охладитель газа 6 и нагрузку 9. Выхлоп газа производится через патрубок 8. Контур 10 промежуточного высокотемпературного теплоносителя с циркуляционным насосом 14 связывает между собой охладитель газа 6, подогреватель воздуха 2, утилизационный теплообменник 11 и охладитель теплоносителя 12. Насос 13 прокачивает воду через охладитель теплоносителя 12.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом.

После газогенератора газ расширяется, производя полезную работу, в силовой турбине перерасширения 5 до давления ниже атмосферного, охлаждается и направляется в атмосферу дожимаюшдм компрессором 7. Газ за силовой турбиной перерасширения 5 в охладителе газа б отдает тепло прокачиваемому через него промежуточному теп-, лоносителю, который по трубопроводу поступает в подогреватель воздуха 2 и нагревает перед камерой сгорания 3 сжатый в компрессоре 1 воздух. Далее, теплоноситель направляется в утилизационный теплообменник 11 для отбора тепла на внешние потребители и доохлаждается до минимально возможной температуры в охладителе теплоносителя 12. Полезная мошдость от силового турбокомпрессора агрегата передается нагрузке 7.

1.Матвеенко В.Т. Сравнение эффективности судовых комбинированных газотурбинных установок. Сб. научных трудов Судовые энергетические установки, НКИ -Николаев, 1990 - аналог.

2.Патент США N 4301649 7/10, опубл. 24.11.81 г. - прототип.

3.Тихонов A.M. Регенерация тепла в авиационных ГТД. - М.: Машиностроение, 1977.

Claims (1)

1. Газотурбинный двигатель, содержащий газогенератор и силовой турбокомпрессорный агрегат, состоящий из вала, силовой турбины перерасширения, регенератора для подогрева газа перед камерой сгорания газогенератора, отопителя, радиатора и дожимающего компрессора, отличающийся тем, что в силовом турбокомпрессорном агрегате между силовой турбиной перерасширения и дожимающим компрессором установлен охладитель газа, а в газогенераторе между компрессором и камерой сгорания - подогреватель сжатого воздуха, которые связаны контуром промежуточного высокотемпературного теплоносителя, перекачиваемого посредством насоса, причем в контуре установлен охладитель теплоносителя, а также утилизационный теплообменник.