Газотурбінна установка

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к газотурбинным установкам, работающим по замкнутому циклу с внешним подводом теплоты и может быть использовано в энергетике или на транспорте в качестве теплового двигателя. Известна газотурбинная установка, содержащая компрессор, турбину, нагреватель и охладитель, причем выход компрессора подсоединен ко входу турбины через нагреватель, а выход турбины, которая находится на одной оси с компрессором, подсоединен ко входу компрессора через охладитель [1]. В известной газотурбинной установке, использующей прямой термодинамический цикл, для нагрева рабочего газа требуется высокотемпературный источник тепла, так как адиабатно сжатый газ до поступления в нагреватель уже имеет высокую температуру (температура при адиабатном сжатии газа практически повышается до 500К) и для дальнейшего нагрева газа с целью получения работы, требуется источник тепла с более высокой температурой (до 1000К), На вход охладителя после адиабатного расширения в турбине, газ поступает при температуре такого же порядка как и на вход нагревателя. В охладителе температура рабочего газа снижается до температуры охлаждающей среды и переданное охлаждающей среде тепло в дальнейшем не используется. Передача тепла в охлаждающую среду является основной причиной препятствующей повышению коэффициента преобразования тепла в известной газотурбинной установке. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования газотурбинной установки, в которой путем введения дополнительно обратного термодинамического цикла, осуществляемого после прямого термодинамического цикла и с меньшей разностью температур, обеспечивается сжатие рабочего газа и передача остатка теплоты, неиспользованной в предыдущем прямом термодинамическом цикле, сжатому рабочему газу в следующем прямом термодинамическом цикле, вследствие чего повышается коэффициент преобразования тепла. Поставленная задача решается тем, что η газотурбинной установке, содержащей компрессор, турбину и нагреватель, выход которого подсоединен ко входу турбины, согласно изобретению, вводится холодильное устройство с теплообменником и холодильной камерой, при этом вход компрессора подсоединен к выходу турбины, а выход ко входу нагревателя через холодильную камеру и теплообменник холодильного устройства. На фиг 1 приведена схема предложенной газотурбинной установки содержащей компрессор 1 и турбину 2 с осью 3, холодильное устройство 4 с холодильной камерой 5 и теплообменником 6, нагреватель 7, выход которого патрубком 8 подсоединен ко входу турбины 2, выход турбины 2 патрубком 9 соединен со входом компрессора 1, выход которого патрубком 10 подсоединен ко входу холодильной камеры 5, выход холодильной камеры 5 патрубком 11 соединен со входом теплообменника б, выход которого патрубком 12 соединен со входом нагревателя 7. Работа заявленной газотурбинной установки осуществляется следующим образом. При действии компрессора 1 и холодильной камеры 5 холодильного устройства 4, рабочий газ охлаждаясь сжимается, повышая степень расширения его в турбине 2. которая совершая работу компенгирурт затраты работы на привод холодильного устройства 4. При этом разность давлений и температур в холодильной камере 5 и теплообменнике 6 поддерживаются минимальными, что уменьшает работу на привод холодильного устройства 4, одновременно увеличивая его холодопроизводительность, что в свою очередь увеличивает работу турбины 2, где рабочий газ расширяется при большей разности давления и температуры на входе и выходе турбины 2, Так как совершая работу в турбине 2 температура рабочего газа понижается, то через нагреватель 7 подводится компенсирующее тепло от внешнего источника, при этом тепло может быть подведено и к холодильной камере 5. Рабочий газ может быть общим для прямого и обратного цикла, при этом патрубок 11 используется для блокировки холодильного устройства 4 при изменениях величины работы при резких колебаниях нагрузки. Изменяя поток рабочего газа через патрубок 11 можно в широких пределах регулировать полезную работу. На фиг, 2 приведен вариант схемы предлагаемой газотурбинной установки, в которой выход турбины 2 соединен со входом компрессора 1 через холодильную камеру где рабочий газ дополнительно охлаждается, что уменьшает затраты работы на сжатие в компрессоре 1. Таким образом в предлагаемой газотурбинной установке, в отличие от прототипа, отсутствует передача остатка тепла неиспользованного в прямом термодинамическом цикле в охлаждающую среду, что приводит к повышению коэффициента преобразования тепла поступающего от внешнего источника. Кроме этого обратный и прямой термодинамический цикл должны совершаться при выполнении следующих условий: разность температур, при которой осуществляется прямой термодинамический цикл должна быть больше разности температур, при которой осуществляется обратный термодинамический цикл; произведение КПД прямого термодинамического цикла на холодильный коэффициент обратного термодинамического цикла должно быть больше единицы и больше потерь в элементах газотурбинной установки. Заявленная газотурбинная установка соответствует критерию "новизна", сравнение заявленного решения с прототипом, а также с другими техническими решениями в данной области техники того ж назначения позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "промышленная пригодность", а также критерию "изобретательский уровень".