Газотурбінний двигун

Винахід стосується енергетичних газотурбінних установок і може бути використаний в охолоджуваних газотурбінних двигунах. Відомий газотурбінний двигун, обладнаний системою охолодження лопаток ротора турбіни, у якій порожнини лопаток ротора турбіни з'єднані з джерелом охолоджуючого середовища по його входу і виходу через впускні і випускні канали, виконані в коренях і торцях лопаток ротора турбіни відповідно, тракт охолоджуючого середовища ізольовано від проточної частини турбіни, та навколо лопаткового апарату турбіни утворено кільцевий колектор для охолоджуючого середовища (Журнал Aviation Week, 1977, т.18, №5, cтор.11). Відомий газотурбінний двигун не забезпечує утилізації відхідного тепла нагрітого охолоджуючого середовища. Технічна задача винаходу полягає в удосконаленні газотурбінного двигуна, обладнаного системою охолодження, в якій тракт охолоджуючого середовища ізольовано від проточної частини турбіни, та кільцевим колектором для охолоджуючого середовища навколо лопаткового апарата турбіни, шляхом встановлення в кільцевому колекторі для охолоджуючого середовища теплообмінних поверхонь утилізаційного парогенератора та використання компресора газотурбінного двигуна як джерела охолоджуючого середовища з його поверненням з кільцевого колектора до компресора, що забезпечує підвищення границі верхньої температури газотурбінного циклу та початкових параметрів пари в утилізаційному контурі а також запобігає утворенню окислів NOx та сполук продуктів згоряння газотурбінного палива з водою у проточній частині турбіни в разі застосування повітряного охолодження лопаток турбіни, сприяючи таким чином підвищенню коефіцієнта корисної дії та поліпшенню утилізації тепла, спрощенню газовідвідного тракту за утилізаційним парогенератором, поліпшенню екологічних характеристик газотурбінного двигуна. Газотурбінний двигун обладнаний системою охолодження, в якій порожнини лопаток ротора турбіни з'єднані з джерелом охолоджуючого середовища по його входу через впускні канали, виконані в коренях лопаток ротора турбіни, та по виходу охолоджуючого середовища - через випускні канали, виконані в торцевих частинах лопаток ротора турбіни. Тракт охолоджуючого середовища ізольовано від проточної частини турбіни, наприклад, бандажними стрічками, закріпленими на торцевій частині лопаток ротора турбіни, та навколо лопаткового апарата турбіни утворено кільцевий колектор для охолоджуючого середовища, в якому встановлено теплообмінні елементи теплоутилізаційного контуру, зокрема теплообмінні трубки парогенератора. Порожнини лопаток статора турбіни також можуть бути з'єднані з джерелом охолоджуючого середовища по його входу та ви ходу через впускні та випускні канали, виконані відповідно у внутрішніх і зовнішніх торцевих частинах лопаток статора турбіни. У наведеному варіанті джерелом охолоджуючого середовища є компресор газотурбінного двигуна, і порожнина кільцевого колектора, утвореного навколо лопаткового апарата турбіни, сполучається з проточною частиною компресора в тій її області, де тиск нижче ніж в кільцевому колекторі. Винахід пояснюється фігурами. Фіг.1. С хема газотурбінного двигуна. Фіг.2. Поздовжній розріз турбіни. Газотурбінний двигун, що має турбіну 1, компресор 2, який приводиться нею, і камеру згоряння 3, обладнаний системою охолодження, в якій порожнини лопаток ротора 12 та статора 13 турбіни з'єднані з джерелом охолоджуючого середовища через канали 5, 6, 7 і 8, що проходять всередині вала, ротора та дисків ротора 7 і статора 5 турбіни. Для виходу охолоджуючого середовища служать отвори (випускні канали) 6 і 8 в торцевих частинах робочих 14 та напрямних 15 лопаток відповідно. Тракт охолоджуючого середовища ізольовано від проточної частини турбіни за допомогою бандажних стрічок (не показано) та лабіринтових ущільнень 4. Навколо лопаткового апарата турбіни утворено кільцевий колектор 9 для збору охолоджуючого середовища, в якому установлені змійовики поверхонь нагріву 10 утилізаційного парогенератора. Проточна частина компресора сполучається з порожнинами лопаток ротора і статора турбіни 1 через канали, які йдуть від напірної частини компресора 2 крізь порожній вал 11, і впускні канали 5 і 7 для охолоджуючого середовища лопаток ротора і статора турбіни 1; порожнини лопаток ротора і статора турбіни 1 через випускні канали 6 і 8 на торцевій частині лопаток ротора і статора сполучаються з порожниною кільцевого колектора 9, утвореного навколо лопатевого апарата турбіни 1, апорожнина кільцевого колектора 9, утвореного навколо лопаткового апарата турбіни 1, який у свою чергу сполучається з проточною частиною компресора 2 в тій її області, де тиск нижче, ніж тиск в кільцевому колекторі 9 (на всмоктувальному патрубку компресора). В запропонованому газотурбінному двигуні забезпечується підвищення границі верхньої температури газотурбінного циклу, а отже, термічного коефіцієнта корисної дії турбіни, запобігання утворенню окислів NOx та сполук продуктів згоряння газотурбінного палива з водою в проточній частині турбіни в разі використання розімкнутого повітряного охолодження лопаток турбіни з випуском повітря в проточну частин у турбіни, економія повітря, призначеного для охолодження проточної частини турбіни на величину повітря, що рециркулює, на охолодження турбінних лопаток, отже, зменшення потужності, що витрачається турбіною на привід компресора. В разі застосування запропонованого газотурбінного двигуна забезпечується економічність газотурбоагрегата в складі комбінованого парогазового циклу, оскільки тепло, що відбирається із проточної частини газової турбіни, йде на нагрівання пари у змійовиках утилізаційного парогенератора, установленого безпосередньо навколо проточної частини турбіни в кільцевому колекторі, що сприяє підвищенню теоретичного коефіцієнта корисної дії та поліпшенню утилізації тепла, спрощенню газовивідного тракту за утилізаційним парогенератором, поліпшенню екологічних характеристик газотурбінного двигуна.