Спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці

Спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці, що включає процеси стискання повітря, спалювання суміші вугле водного палива із стисненим повітрям, змішування продуктів згоряння з водяною парою, розширення газопарової суміші зі здійсненням механічної роботи, утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші з утворенням пари, охолодження газопарової суміші з конденсацією пари при безпосередньому контакті та протитечії газопарової суміші й охолоджуючої води, сепарації конденсату, який відрізняється тим, що перед охолодженням газопарової суміші з конденсацією пари проводять охолодження газопарової суміші у процесі випаровування дрібнорозпиленої води, яку упорскують у напрямку потоку газопарової суміші. Винахід відноситься до галузі турбомашинобудування, зокрема до газопаротурбінних установок. Відомий спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці, що включає процеси стискання повітря, спалювання суміші вуглеводного палива із стисненим повітрям, змішування продуктів згоряння з водяною парою, розширення газопарової суміші зі здійсненням механічної роботи, утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші з утворенням пари, охолодження газопарової суміші з конденсацією пари, сепарації конденсату [Авторское свидетельство СССР №1826614, кл. F02С6/18]. .Недоліком існуючого способу є значні витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з відпрацьованої газопарової суміші, температура якої після утилізації теплоти досить висока і становить 160...200°С. Прототипом винаходу є спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці, що включає процеси стискання повітря, спалювання суміші вуглеводного палива із стисненим повітрям, змішування продуктів згоряння з водяною парою, розширення газопарової суміші зі здійсненням механічної роботи, утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші з утворенням пари, охолодження газопарової суміш: з конденсацією пари при безпосередньому контакті та протитечії газопарової суміші й охолоджуючої води, сепарації конденсату [Патент України на винахід №15127А, кл. F02С6/18 від 30.06.97, Бюл. №3, 1997]. Недоліком існуючого способу є значні витрати охолоджуючої води на Г конденсацію водяної пари з відпрацьованої газопарової сушші, температура якої і після утилізації теплоти досить висока і становить 160...200°С. В основу винаходу поставлено задачу скорочення витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з відпрацьованої газопарової суміші за рахунок зниження температури відпрацьованої газопарової суміші перед конденсацією з неї пари. Для вирішення цієї задачі у способі перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці, що включає процеси сти (19) UA (11) 79821 (13) C2 (21) a200503401 (22) 11.04.2005 (24) 25.07.2007 (46) 25.07.2007, Бюл. №11, 2007р. (72) Білека Борис Дмитрович, Радченко Микола Іванович, Сирота Олександр Архипович, Радченко Андрій Миколайович, Андреєв Андрій Адольфович, Коновалов Дмитро Вікторович, Тарасенко Марія Олександрівна (73) МИКОЛАЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ГУМАНІТАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ПЕТРА МОГИЛИ (56) UA 15127, F02C6/18, 30.06.1997 UA 71360, F02C6/18, 15.11.2004 UA 66922, F02C6/18, 15.06.2004 UA 47789, F02C6/18, 15.07.2002 RU 2152527, F02C6/18, 10.07.2000 RU 2013616, F02C6/18, 30.05.1994 RU 2170357, F02C6/18, 10.07.2001 WO 9636791, F02C6/18, 21.11.1996 3 79821 скання повітря, спалювання суміші вуглеводного палива із стисненим повітрям, змішування продуктів згоряння з водяною парою, розширення газопарової суміші,, зі здійсненням механічної роботи, утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші з утворенням пари, охолодження газопарової суміші з конденсацією пари при безпосередньому контакті та протитечії газопарової суміші й охолоджуючої води, сепарації конденсату, перед охолодженням газопарової суміші з конденсацією пари проводять охолодження газопарової суміші у процесі випаровування дрібнорозпиленої води, яку упорскують у напрямку потоку; газопарової суміші. Завдяки попередньому охолодженню газопарової суміші у процесі випаровування дрібнорозпиленої води, яку упорскують у напрямку потоку газопарової суміші, скорочують витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з відпрацьованої газопарової суміші. На малюнку зображено схему газопаротурбінної установки, в якій реалізується запропонований спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу. Установка складається з компресора 1, камери згоряння 2, турбіни 3, утилізаційного пароводяного котла 4, розбризкувача води 5, камери випаровування 6, контактного конденсатора 7 пари з газопарової суміші, сепаруючого пристрою 8, насоса 9 охолоджуючої води, охолоджувача 10 охолоджуючої води, конденсатного насоса 11 для утилізаційного пароводяного котла 4, збірника 12 конденсату пари газопарової суміші та охолоджуючої води. Спосіб перетворення теплової енергії в механічну роботу в газопаротурбінній установці здійснюється таким чином. Газопарова суміш, яка утворюється в камері згоряння 2 в результаті змішування продуктів згоряння суміші вуглеводного палива і стисненого в Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 4 компресорі 1 повітря з парою, упорскуваною в камеру згоряння 2, розширюється зі здійсненням механічної роботи в турбіні 3. Теплота відпрацьованої в турбіні 3 газопарової суміші використовується в утилізаційному пароводяному котлі 4 на, виробництво пари, яка упорскується в камеру згоряння 2. У потік газопарової суміші після утилізаційного пароводяного котла 4 упорскують воду розбризкувачем води 5 у напрямку потоку і охолоджують газопарову суміш у процесі випаровування цієї дрібнорозпиленої води в камері випаровування 6. Конденсація водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші здійснюється в контактному конденсаторі 7 при безпосередньому контакті та протитечії газопарової суміші й охолоджуючої води. Сепарація конденсату й охолоджуючої води від газопарової суміші проводиться за допомогою сепаруючого пристрою 8. Конденсат разом із охолоджуючою водою накопичується у збірнику 12, після якого їх суміш ділиться на два потоки, один із яких охолоджується в о холоджувачі 10 і подається насосом 9 охолоджуючої води в контактний конденсатор 7, а другий нагнітається конденсатним насосом 11 в утилізаційний пароводяний котел 4. Завдяки попередньому охолодженню газопарової суміші у процесі випаровування дрібнорозпиленої води в камері випаровування 6 скорочують витрати о холоджуючої води на конденсацію водяної пари з відпрацьованої газопарової суміші. Розрахунки показують, що при температурах газопарової суміші після пароводяного котла 170°С попереднє охолодження газопарової суміші у процесі випаровування дрібнорозпиленої води забезпечує скорочення витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші в контактному конденсаторі приблизно на 20%. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601